每年平均3.8厘米!月球正加速遠離地球,未來會成為流浪星球嗎?

天空之城 2022/11/04 檢舉 我要評論

很多人都聽說過一個說法,地球和月球之間的距離是38.5萬公里,但實際上這是一個平均距離。

由于月球的軌道是橢圓的,月球距離地球最遠時有40.67萬公里,最近的情況下則是35.65萬公里。不僅如此,上世紀就有科學家通過測量發現,月球正在以每年3.8厘米的平均速度遠離地球。

那這到底是咋測出來的呢?

話說上世紀60年代初,激光測距技術問世。隨后,美國就想對月球進行測距,把這項計劃放到了阿波羅登月任務當中。1969年7月,阿波羅11號首次實現載人登月,同時也在月球表面安放了一個后向反射器。

后來的阿波羅14號和阿波羅15號也各自在月球表面上放了一個后向反射器。不僅如此,蘇聯當時雖然沒有實現載人登月,但也用無人月球探測器「月球17號」和「月球21號」各自送了一個后向反射器到月球表面,這加起來一共是有5個。

那麼問題來了,有了這些裝置,要咋測量地月距離呢?

研究人員可以在地球上向月球發射激光,這些激光再被這些后向反射器發射回來,當再接收到激光后,會有個時間差,這個時間差乘以光速就是光從地球到月球,再從月球返回地球的距離,所以再除以2,得到就是地月的距離。

當然,真實的測量過程遠比這復雜得多,這當中有各種各樣的干擾因素。研究人員通過各種方法排除這些干擾因素,以及測量過程中的誤差,最終就可以得到較為準確的地月平均距離,數值為:38.5006萬公里。2009年,這個測量精度已經可以達到毫米級別。之前美國、法國和意大利都實現了月球激光測距,2018年1月份,中國云南天文台利用1.2m望遠鏡激光測距系統,探測到阿波羅15號的后向反射器返回的激光脈沖信號,這使得中國成為了第四個實現月球激光測距的國家。

除了測定地月距離之外,研究人員還發現,月球和地球之間的距離,正在以每年平均3.8厘米的速度增加。那麼,這到底是咋回事呢?

其實主要是因為潮汐作用。我們都知道,月球繞著地球轉,轉一圈的時間大概是一個月,而地球也在自轉,轉一圈的時間是一天,所以地球的自轉要比月球的公轉快得多。

當地球上有一片海域正對著月球時,它所受到的月球引力會變大,海平面就會升高,但由于這片海域也會受地球自轉的影響,地球自轉速度要遠快于月球公轉,這意味著這片海域也會對月球有拉扯的作用,這就像是地球「拖著」月球向前轉。所以,在這個過程中,地球的一部分能量會被轉移給月球,從而導致月球獲得額外能量,公轉軌道會慢慢變大,月球自然也就距離地球越來越遠。

但我們也要知道,力的作用是相互的。地球在「拖著」月球走的同時,其實月球在給地球拖后腿,給地球自轉減速。那麼除了激光測距之外,有沒有其他證據可以證明呢?

其實,還真的有!

根據8000萬年前的軟體動物貝殼化石研究表明,當時的一天是23小時33分鐘,這說明當時的地球比現在自轉更快,一天的時間更短,這也證明了月球確實是在拖慢地球的自轉。根據這個發現,研究人員也可以推算出當時地月平均距離為38.3萬千公里,比現在近了2000公里。還有研究人員根據地質證據發現,前寒武紀時期,地月平均距離為33.2萬千公里,比如現在近了5萬1千公里。

不僅如此,荷蘭烏得勒支大學和瑞士日內瓦大學研究人員分析了地球上古老巖層中的歲差信號,計算出24.6億年前地月之間的平均距離是6萬公里,這項研究還發表在了《美國國家科學院院刊》上,如果你穿越到24.6億年前,看到的月球將是相當大的。這些地質證據其實都證明了,在過去,月球在不斷遠離地球。

那麼問題來了,月球會變成一顆流浪星球嗎?

我們現在測得的月球遠離地球的平均速度是3.8厘米/年,但其實基于一些研究就發現,月球遠離地球的速度不是恒定不變的,而是遠離的速度越來越快。地球有朝一日會和月球潮汐鎖定,就像是冥王星和它的衛星卡戎那樣,地球自轉與月球公轉時間相同,一天等于一個月。

此時,月球和地球就不存在「互相拖拽」的情況了。那麼,月球也就無法獲得額外的能量,軌道也不會再變大,就不會再遠離地球。

根據一些模型的估算,那時候地球自轉周期是現在的47倍,也就是說那時候的一天等于現在47天,那時候的一個月也是47天。那這一天要到啥時候才會到來呢?

估算的結果是500億年,要知道這比太陽的壽命都要長,所以很有可能還沒等到那一天,地球就可能已經被太陽吞沒了。

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