月球离地球远这一点大家都很清楚,也知道其中的原因。但问题是,你有没有想过,为什么有些卫星以后会被母行星的引力捕获或者撕碎?
我们最近的邻居火星有两颗卫星。据估计,火卫一将在未来5000万年内进入火星大气层并与火星相撞。
被火星引力撕裂的可能性很小。毕竟火星的质量不是很大,由此产生的潮汐重力差应该不会撕裂火卫一形成火星环。
为什么月球在远离地球,而火卫一却在靠近火星?下面说说这个问题
人类其实对月球距离的测量有着非常悠久的历史。公元前3世纪,古希腊著名学者阿里斯塔克斯写下了这样一本书《论直径与距离》。
其中首次测量了月球的距离。该方法实际上非常简单和微妙。你看,在日食期间,我们可以看到月亮从太阳前面经过,有时会覆盖整个日盘,有时会覆盖一半,有时还会留下一个金环。
古人根据日食做出了这样一个正确的假设,太阳与地球的距离远大于月球与地球的距离,我们可以把远处的太阳光看成一组平行光线。
那么当月偏食发生时,我们可以根据地球投在月球上的影子,知道月球本身的直径与地球影子的大小之比。
因为月球离地球很近,所以古人还假设地球影子的直径和地球本身的直径差不多,然后我们就可以根据地球的直径来计算月球的直径(埃拉托色尼在公元前3世纪就已经计算过了)。
然后测量月亮在天空中的角度大小(0.5°),我们可以根据简单的三角函数计算出月亮的距离。当时,阿里斯塔克斯获得的成绩是39.76万公里。
现在看来这个数字还是比较准确的,介于现代测量数据363104公里和406696公里之间。
古人的智慧还是挺不错的,不过我们现在测量月球距离就不用这么麻烦了,而且精度很高。因为在阿波罗11号任务期间,在月球上放置了一个激光反射器阵列。
现在只要把激光束射到地球上,等它回来,来回的时间乘以光速,我们就可以算出到月球的距离了。
而通过如此精密的测量方法,我们还发现月球正以每年3.8厘米的距离远离地球。
原因是潮汐引力的影响,因为地球的自转速度比月球的公转速度快很多,月球的引力很容易让流动性很强的海水鼓起来。
月球在公转轨道上总是滞后于海水鼓起的部分,所以地球的快速自转会拉动月球公转,自转的一部分角动量被传递给了月球的公转速度月亮。
月球公转越快,轨道就会逐渐远离地球。
另一方面,如果潮汐在月球后面,即月球公转速度快于地球自转速度,那么月球公转速度就会变慢,轨道会下降得更低。
火卫一就是如此。它离火星表面很近,只有6000公里,所以它自身的公转速度很快,而且火星的自转基本和地球一样,所以火星一天的长度也差不多和地球一样。
但是火卫一每颗都会绕火星三圈,在火星上我们可以看到火卫一总是从火星西侧升起,四个多小时后从东边落下。
所以就像我上面说的,火卫一总是领先于火星的潮汐力,所以这个力量会导致它减速而不是像月球那样加速。
最后的结果就是,火卫一在不断的靠近火星,而月球在远离地球。
不过,由于火星表面没有海洋,所以这个潮汐力还是比较小的。如果火卫一放在地球轨道上,估计很快就会和地球相撞,不用等五千万年。
因为火卫一的体积和质量也很小,只是一个长27公里,宽22公里,高18公里的土豆状天体,所以它对自转速度的影响火星也可以忽略不计。
月球则不同,它是一个达到流体静力平衡的球形天体,质量是地球的1/6,对地球的影响相当大。
45亿年前月球形成时,它离地球很近,估计只有现在距离的1/15。此时的地球一天只有6个小时左右,自转速度非常快。
当时的满月亮度大约是现在的200倍,而当发生日食时,造成的黑影几乎相当于澳大利亚的面积。
现在我们生活在一个非常特殊的时代,天空中月亮的大小恰好与太阳的大小相匹配。
因为月球绕地球的轨道是椭圆形的,所以月球有时小有时大。所以我们生活在唯一一个可以同时看到日环食和日全食的星球上。
然而,几千万年后,随着月球离我们越来越远,我们只会看到日环食。
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