月球作为地球唯一一颗天然卫星,几乎与地球同龄
40多亿年来,它默默为地球承受了无数次小行星撞击,地球生命能在38亿间,从单细胞平稳演化出今天的我们,月球居功至伟。
目前的天文学界认为,月球由是地球诞生之初,与一颗火星大小的天体,“忒伊亚”,撞击后产生的碎片,在万有引力作用下“凝结”而成的,为了进一步验证这个“月球起源学说”的正确性,天文学家未来打算在地月系内,寻找当年撞击后的残余碎片。
不过今天我们要说的,不是月球的过去,而是月球的现在和未来
1969年7月21日,美国宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林,在月球上放置了第一个激光反射镜,这个反射镜在让天文学家精确测定地月距离的同时,也让天文学界发现,月球正在远离地球,具体速度为每年3.8厘米。
而且“月球远离地球”这一进程,从月球成为地球卫星那一刻就开始了,在可以预见的未来,这一进程还将继续。
那么月球为什么会远离地球呢?
这个问题要从潮汐涨落说起,因为地球之所以潮涨潮落,就是因为月球引力在“拉扯”地球海洋,而这种持续数十亿年的“拉扯”,一直在拖慢地球的自转速度,导致地球上的一天越来越长,具体速率是每62500年,地球上的一天就会多出整整一秒钟。
那么地球自转变慢,和月球远离地球又有什么关系呢?
这个问题需要用角动量守恒来解释,简而言之就是,地球和月球可以被看作是一个整体,这个整体在天文学中叫“地月系”。
地月系中的地球自转速度,因为月球引力影响而变慢后,这部分力并不会凭空消失,而且会因为维持地月系角动量守恒,而转移到月球身上,造成的结果就是月球远离地球。
类似地月系一样的角动量守恒,在日常生活中也能看到,举个例子,花样滑冰选手的身体在高速自转时,只要张开手臂,自转速度就会马上慢下来,而一但收拢手臂,自转速度又会很快升上去,这背后的原理就是角动量守恒。
在可以预见的未来,随着月球的不断远离,它在天空中所占面积会越来也越小,10亿年后,月球的视直径就将明显小于太阳,也就是说到那个时候,月球将不足以遮蔽全部太阳光,日全食也将永远消失。
需要指出的是,月球并不会一直远离地球
在50亿年后的太阳系红巨星时代,急剧膨胀的太阳体积会逼近火星轨道,而在这之前,当太阳逼近至地月系时,外侧的月球就会因为恒星物质的突然增多,而自转速度变慢(因为有了恒星物质的阻力)
自转速度变慢的后果,就是无法保持足够的“离心力”来对抗地球引力,因此到哪个时候,月球就将撞上地球。
这背后的原理,和人造卫星的运行原理也是相同的,因为近地轨道的人造卫星虽然说是在太空中运行,但它的周围仍然有着大量空气分子,这些空气分子会不断减缓卫星绕地球的公转速度,而一旦卫星的公转速度低于7.9km/s(也就是第一宇宙速度),地球引力就会将卫星“拉扯”回来。
所以包括国际空间站在内的众多地球轨道设备,每隔一段时间,就需要额外的动力来提升自己的轨道,以此来保证自己不坠入地球。
而月球很明显没有任何“额外动力”,因此在几十亿年后的太阳系红巨星时代,它只会在公转速度速度降低后“坠向地球”
总结
不论是现在的月球远离地球,还是未来的月球撞上地球,这些数十亿间内,都不会对人类文明产生显著影响的天文事件,注定都不会有太多人关心。