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月球为什么不会坠落?解密天文之谜

时间:2023-09-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:当地月距离为最近又正好迎来满月,此时的月球被叫作“超级月亮”。◆大碰撞产生了月球牛顿通过观察苹果坠落到地面发现了万有引力,但月球不会像苹果一样掉下来。因为月球一直环绕着地球公转,换句话说,月球一直在朝着地球的方向坠落。有科学家认为,正是月球大碰撞导致了倾斜。对某些动物来说,满月意味着今夜危机重重,而对另一些动物来说,满月正是化身“狼人”的绝佳时机。

月球为什么不会坠落?解密天文之谜

作为本书第一部分“危险的太阳系”的最后一节,我们来谈谈距地球最近的天体—月球。月球是地球唯一的卫星。昼日为阳,夜月为阴。只有太阳和月球这两个天体,在人类所见的天空中是以面而不是以点的形式出现。在日本,日、月、火、水、木、金、土之所以构成了一个星期的七天[5],是因为古代人凭肉眼就可以观测到阴阳两天体,以及水星金星、火星、木星土星等五大行星(行星名称来源于中国的五行说,即世界万物均由金、木、水、火、土五种元素构成)。

地球到月球的平均距离为38万千米,恰好是30个地球横向排列成一排的长度。但是,由于月球绕地运行轨道并非标准的圆形,而是接近圆形的椭圆,因此,地月距离最近时为28个地球排列长度,最远时为32个地球排列长度。当地月距离为最近又正好迎来满月,此时的月球被叫作“超级月亮”。超级月亮不是天文用语,指的是当年最大的满月,或是超过某一时刻大小的大月亮。

月球沿着椭圆形轨道运行,与地球之间并非时刻保持相同距离。因此,日食发生时,人类看到的景象有所差异。当日全食出现的时候,处于新月时期的月球划过太阳与地球之间,将太阳完全遮挡。若月球距离地球较近,从地球上看到的月球相对较大。反之,从地球上看到的月球则相对较小。此时看起来较小的月球无法完全遮挡太阳,周边出现一个金环,便形成了日环食

迄今为止,日全食出现的频率更高,但随着时间推移,日环食出现的次数增加。在遥远的未来,人类有可能无法欣赏到日全食。这是因为月球正在慢慢远离地球。现在,月球以每年4厘米的速度向外侧轨道偏离。反过来说,月球曾经距离地球更近一些。目前,月球环绕地球公转的周期为27.3天,曾经甚至出现过4天公转一周的情况。这与月球诞生的秘密有着很大关联。

46亿年前,原始太阳系圆盘的气体和尘粒聚集起来,产生了地球。

此时,一个火星大小的原始行星(约地球半径大小)的运行轨道与地球交叉,即将与地球相互碰撞。这就是大碰撞(Giant Impact)的由来。

撞击地球的行星粉碎后环绕地球公转并急速成长,最终聚集回归为一个整体,形成了月球。

此时,月球在距离地球非常近的轨道上高速公转。

天体间距离近了,潮汐力就会发生作用,像有黏性一样包裹着月球。于是,月球自转速度减缓,环绕地球的公转周期与自转周期趋于一致,形成潮汐锁定。

潮汐力还使得月球公转速度放慢,而公转速度放慢的同时,公转轨道也会向外侧发生偏移。公转太快,会被弹射出去;公转太慢,则被地球吸引而坠落地球。地球和月球之间的距离,与月球公转速度联动,达到一个稳定状态。不过,由于潮汐力一直在发挥作用,月球也逐渐向外侧轨道偏移。

◆大碰撞产生了月球

牛顿通过观察苹果坠落到地面发现了万有引力,但月球不会像苹果一样掉下来。这是为什么呢?因为月球一直环绕着地球公转,换句话说,月球一直在朝着地球的方向坠落。但是,再怎么朝着地球坠落,从一直绕地公转的月球的角度来看,月球永远也不会真正落到地球上。这既可以解释为万有引力与离心力相互制约而达到平衡,也可以解释为月球遵循着惯性原则,一直朝着地球的方向坠落。(www.xing528.com)

艾萨克·牛顿(1643—1727)

如果月球消失,会给我们现在的生活带来怎样的影响呢?首先,四季变化将不复存在。地球的地轴与地球公转的极点之间存在23.4度的倾斜。有科学家认为,正是月球大碰撞导致了倾斜。如果真的这样,月球消失了,地轴就不会倾斜,倾斜带来的四季变化也就不会出现,地球将失去斑斓色彩。

候鸟蝙蝠,以及在大陆之间移动的蝴蝶昆虫的生活习性将不会出现,地球环境也不会像现在这样一派生机盎然的景象。寒冷的极地地区将更加寒冷,炎热的赤道附近将更加炎热。

此外,受到与月球之间潮汐力的影响,自转速度变慢的不只是月球,地球也一样。如果月球消失了,地球表面将长年刮起高速大风,树木无法笔直生长,我们人类也将难以直立行走。

◆地轴倾斜与四季变化

月球盈亏的周期约为29.5天。很多动植物的生存受其影响,特别是海洋生物,比如珊瑚海龟的产卵就与月龄息息相关。另一方面,就像狼人传说那样,陆地生物与月球的阴晴圆缺也并非毫无关联。通过在美国佐治亚州萨凡纳市的观察发现,满月前后,也就是月光最明亮的时候,狮子狩猎成功率更高。对某些动物来说,满月意味着今夜危机重重,而对另一些动物来说,满月正是化身“狼人”的绝佳时机。

[1] 人类过度使用照明系统产生的光污染

[2] 现在也有部分天文学家认为,相较于小行星彗星,超级耀斑出现的频率更高,更令人生畏。(作者注)

[3] 一种假设模型,设想若地球轨道上太空垃圾过多,将造成航天器经常相撞,产生更多太空垃圾,进而导致新的航天器无法发射升空。(译者注)

[4] 2020年7月23日,中国成功发射“天问一号”火星探测器,于2021年5月在火星着陆。—译者注

[5] 中国古代、韩国、日本、朝鲜称每星期的星期日到星期六分别为:日曜日、月曜日、火曜日、水曜日、木曜日、金曜日、土曜日,分别对应太阳、月亮、火星、水星、木星、金星、土星。

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