月球正在远离地球吗？

Question

如题所述

Answer 1

1、由于地球与月球之间的引力作用（类似潮汐），月球正在远离地球。月球每年远离地球约3.8厘米。
月球远离，真凶是谁？
1695年，埃德蒙哈雷开始埋首于彗星轨道的研究。这是一件极端需要勤奋与耐心的工作，不光是因为惊人的计算量，还有从卷帙浩繁的故纸堆里一点点搜寻相关记载的水磨工夫。直到十年后哈雷才发表了关于那颗后来以他名字命名的彗星的计算，但在那之前，他先发现了一件看上去匪夷所思的事：
从历史记录中的日月食时间来看，月球的运行速度似乎发生了变化。
要是再退回去两百年，恐怕根本不会有人相信月亮居然会有什么改变。幸好在哈雷那个时代，科学刚刚取得了一个伟大的胜利：《自然哲学的数学原理》出版，牛顿的万有引力理论为人类提供了分析和认识宇宙的武器。如果没有证据表明历史记录出了错，那么记录下来的事不管有多难以置信，都应该先认为它发生了。于是天文学家们摩拳擦掌地向这个谜团扑了上去：首先是计算出了月球运动的变化量，每一百年多移动了10角秒。10角秒是多大的距离？它仅仅是1度的1/360。这样的变化真是太微乎其微了，难怪直到17世纪末才被察觉。天文学家由此计算了月球的轨道，这个发现意味着它正在远离我们。没人对此感到恐慌，牛顿已经告诉了大家，引力挥舞着控制整个太阳系乃至整个宇宙的指挥棒，一定有什么东西的引力影响着月球，只需要找出它是谁。太阳是第一个嫌犯：它的质量最大，引力作用想必也最大。其次是金星，它是离地球最近的行星。不过接下来的计算就让天文学家们有些挫败：太阳的影响专门术语叫摄动顶多只能解释月球运动变化量的一半，而金星的摄动完全可以忽略不计。至于火星，比金星更小又更远，那就更不能指望了。
解释这个现象的最终可能落在了地球身上。在哈雷发现月球变化的一个半世纪之后，人们确定了导致月球远离地球的真凶：那就是地球自己。
地月相吸，为何越来越远？
假如地球和月球都像高中物理习题集的描述那样只是一个质点，那地球的引力是绝不可能反而把月球推走的。但它们在真实世界中不但是个巨大的球，而且是个会变形的巨大的球。要是你曾经在皓月当空的夜晚在海边漫步，就会对这种变形有着深刻的感受。同一个地点的海面每天会经历两次高潮月球吸引着包裹在地球表面的海水，形成一个椭球形的水球，水球的长轴方向从地球指向月球。长轴方向的海面在一天中达到最高，这是潮；短轴方向的海面在一天中最低，这是汐。
潮和汐的产生，是因为地球表面不同的地方受到不同大小的月球引力，所以物理学上用潮汐力来称呼由于引力差异而产生的力。地球在月球的影响下产生潮汐，月球虽然表面没有海洋，也照样会在地球的影响下产生非常微小的拉伸变形，不妨把这看作是固体的潮汐。
现在你退到海岸的高处，海面不断升高，浸湿了沙滩。别忘了，与此同时地球在自转，而月球在绕着地球公转。地球自转比月球公转快得多，所以海面的最高点根本来不及恢复原状，马上就会被地球的自转带到月球的前方：瞧，月亮不是渐渐偏西了吗？这一大团凸出的海水可以近似地和月球单独结算引力，前方的海水和落在它身后的月球互相拉扯。先进带动后进的结果是月球在轨道上获得了加速度，来自地球的引力不能让它安分待在原来的轨道上，于是月球窜到了能量更高、离地球更远的轨道，这就是潮汐加速。而地球呢？原本好好的自转着，却被一团向后的海水拖了后腿，自转的速度不得不稍微放慢一点。这样的情况每时每刻都在地球的海面上发生，日积月累，后果终于变得不可忽略。
要是你觉得地球的变化似乎很难有切身体会的话过去 10万年累积下来，地球的自转周期一共变慢了1.5 秒，这确实对我们的生活没啥影响。那么我们不妨抬头看看月球，月球并不是天生这样痴心一片朝向我们的，它当初也有自转，只是它的质量比地球小，自转已经被来自地球的潮汐力消灭了。月球表面的固体潮最后被牢牢地锁定在正对地球的方向，永远只能用同一面朝向地球，这就是潮汐锁定。
质量较小的月球已经被锁定了，质量较大的地球也正前进在被锁定的路上。月球在潮汐的帮助下，不断地偷走地球自转的能量，一直要到地球的海潮也被锁定在正对月球的方向，潮汐的这种吃里爬外的行为才会结束，科学家估计这需要好几十亿年的时间。到那个时候，潮起潮落和月升月落将变成远古的历史名词，历法也必将面目全非：一天和一个月长度相等，都是现在一天（24 小时）长度的47倍，一年只有不到 8天。我们太阳系的近邻里就有这么一对儿榜样：冥王星和它的卫星冥卫一。这两个天体的质量差异更小、彼此距离更近，早早地就达到了彼此的潮汐锁定，面对面地绕着共同质心旋转，仿佛跳着默契的双人华尔兹一般。天体质量差别太大的系统就不太公平了，小天体不但被单方面锁定，还要被大天体的潮汐力捏圆再捏扁，甚至可以把它捏出喷泉来，比如木星和土星的某些卫星的遭遇。