月球正在慢慢远离地球,在未来月亮有可能会脱离地球吗?
科学探测结果表明,月球正以3.8厘米/年的速度远离地球而去,那么我们最终将失去月球吗?这并不是谣言,也不是危言耸听,而是一个正在发生的物理事实,是科学家们经过精细测量计算后才得到的准确结论。
月球对我们的人类乃至所有地球生命的重要性之不言而喻的,这种重要不仅仅是情怀上的,而是一旦没有月球,地球上数百万种生命将会灭绝。
月球对地球有多大的影响?地球的板块移动和大陆构造,海水的潮汐活动和洋流运转,地轴的倾斜和稳定,气候的稳定变化,这些都与月球密切相关。
那么按照这种速度远离下去,月球真的会彻底在地球的上空“消失”吗?
其实早在上千年前,人类早期的科学家们就大概测算出了地球到月球的距离,随着人类科技的进步,我们对对地月之间距离的测算也越来越准确了。在上世纪六七十年代的时候,人类对地月之间的距离测算终于达到了毫米级别的精确程度,而这得益于NASA的阿波罗登月计划。
阿波罗15号登月之后,它成为了第四艘成功登陆月球的人造飞船,在任务执行过程中,指令长大卫·斯科特和登月舱驾驶员詹姆斯·艾尔文在月球表面停留了三天,其中舱外任务时间18.5小时。在此期间,两位宇航员除了进行各类科研拍摄和采集任务外,还在月球表面放置了一个角反射阵列。
依靠着这个角反射阵列,在这次登月结束后,人类终于可以通过激光测距技术准确测算地月之间的距离了。经过对每年的测算距离进行对比后,科学家们发现了月球正在远离地球整个现象,而远离的距离每年约为3.8厘米。
假如这个远离的动作持续发生下去,月球距离我们地球将越来越远,那按照这个趋势,月球最终会不会完全脱离地球呢?
根据月球的运转周期,它距离我们最近的时候约为36.33万千米,距离我们最远的时候约为40.5493万千米,平均距离约为38.44万千米。从这个尺度上来看,每年3.8厘米真的是微乎其微,但是这个微乎其微是从我们人类视角来看的,毕竟人生短短百年,月球不过远离了3.8米,对我们可以说毫无影响。
当我们从宇宙的演化来看,这个速度却是非常可怕的,因为一言不合就是几十亿年过去了。我们可以进行一个简单的计算,按照这个远离速度,10亿年后,地月之间的距离将会增加约3.8万千米,相当于现在地月距离的1/10了。那么这是不是意味着在遥远的未来,月球将会摆脱地球引力的控制,成为一颗“自由”的天体呢?
假如那个时候人类还存在,地球也还存在,那对他们而言将是灭顶之灾。可以说,没有月球,地球就没有蓬勃的过去,也不会有精彩的未来。
那为什么月球会不断地远离地球呢?从天文尺度上来看,地月之间的距离是非常小的,而且地球和月球之间的体积比是整个太阳系中最小的,这两个原因使得月球和地球之间的“引力纠缠”十分严重。
从地球上看,这种引力纠缠造成了地球海水的潮汐作用,而这个潮汐作用使得地球的自转速度每年都在降低。对地月系这个系统而言,由于角动量守恒,地球减少的角动量必将通过潮汐作用转移到月球身上,月球这时候就会通过增加轨道距离来增大角动量,使得这个系统的角动量一直守恒。所以可以这么说,月球所增加的动量其实来自于地球自转动能的转移。
由于万有引力作用,地球上产生了潮汐现象,而引力的作用是相互的,因此地球上的潮汐现象对月球也有一个牵引力。由于地球的自转速度要远大于月球的公转速度,所以这个潮汐力会对月球造成“加速”作用,质量不变,速度增加,月球的轨道自然而然就增加了。
所以整个过程就是月球对地球海洋产生了潮汐力,地球表面的潮涨潮落引起了“潮汐摩擦力”,这个摩擦力使地球的角动量减少,减少的角动量转化到了月球身上,月球通过增大轨道半径来增加角动量。这个过程在我们人类看来就是月球平均以3.8厘米/年的速度远离地球。
但是月球轨道的增加并不是没有限制的,月球并不会一直远离,也不会脱离地球的掌控。地球与月球之间的相互作用并不是无限的,地球的角动量不会一直减少。随着月球的远离,月球的公转轨道会越来越大,潮汐力就会越来越弱,这反过来也会导致潮汐摩擦力越来越弱。
在未来很长一段时间内,地球的自转速度会越来越小,直到和月球达到一个“动态平衡”。这个平衡状态的标志就是:月球的公转周期刚好等于地球的自转周期,地球和月球之间相互潮汐锁定。就如同如今的冥王星和卡戎一样,互相潮汐锁定的两个星球之间会面对面相互旋转,它们永远也看不到对方的背面。
当达到这个平衡后,月球将不再远离地球,因此我们大可不必担心。不仅如此,达到这一平衡所需要的时间非常漫长,地球的寿命根本扛不住,毕竟50亿年后,太阳就要走向终结变成一颗红巨星了。假如那时候地球和月球都还在的话,它们都将会被膨胀的太阳“吃到肚子里”。
假如那时候人类还存在于银河系,那我们一定早就成为了星际文明,自由的在宇宙空间中遨游了,那时候,不管是太阳爆炸还是月球远离都无法对我们造成影响了。就算那时我们早就不存在了,对我们而言也不会有影响,人之一生,区区数十年,对地月系和太阳的演化而言不过是一瞬间。
随着月球的运动,未来有可能会摆脱地球引力。
因为月球运行也是有轨道的。可能历经千年万年之后,我们都已经搬离了地球在别的星球上生活了