地球和月球在相互远离?
1961年,美国当时正在和苏联进行博弈。在这场博弈当中,双方在各个方面展开较量,军备方面有过竞赛,还比赛谁挖的坑更深。在挖坑方面,苏联的科拉半岛钻孔达到了12,263米的深度,而美国这边只挖到了8000多米。
虽然美国在挖坑方面输给了苏联,但是他们在太空竞赛从一开始的落后,到后来实现反超,并成功完成了登月。然而大多数人只知道阿波罗11号上过月球,也就是航天员阿姆斯特朗那一次。
但实际上,阿波罗计划一直是持续到了阿波罗17号,其中阿波罗12号是用来拍摄的,但没成功,阿波罗13号是要登月的,也没成功。从阿波罗13号到阿波罗17号,都实现了登月,也就是说,后面还登月了5次,加起来就是6次登月。而在这6次的登月过程中,阿波罗号还带上去了反射镜。
阿波罗11、14、15号都送过反射镜,除此之外,苏联虽然没有登月成功,但是他们其实也通过2个探测器往月球上送去了反射镜。
那他们送这些反射镜是要用来干嘛呢?
其实答案很简单,他们是想要测算一下月球和地球之间的距离。具体的方法就是通过地球发生激光,然后激光照到月球上再反射回来,这样用光速乘以一来一回的时间,再除以2就可以得到结果。(当然,实际的操作要麻烦得多。)
因此,发出的光很容易在传播的过程中,就被其他的障碍物吸收掉。不仅如此,准确地照射到反射镜上,再反射回来并被地球上所接受也是一件很难的事情。因此,才会尽可能地多放些几次的反射镜,目的就是确保可以测距的实验可以进行下去。
后来,科学家们还真的测算出了地月之间的距离,但同时他们也发现了月球其实是在远离地球的。这个远离的速度大概是每年3.8厘米。那问题来了,为什么月球会远离地球呢?
为什么地球和月球在互相远离?
这里我们要补充一点,我们中学物理课上都有学到过,运动其实是相对的。因此,如果我们以地球为参考系,那就是月球在远离地球,如果是以月球为参考系,那就是地球远离月球。到底是谁在远离谁,取决于你选谁为参考系。从我们地球上的视角,就是月球在远离地球。接下来,我以地球为参考系来描述、
知道了这点,我们再来看看为什么月球在远离地球?
我们都知道,万物之间都有彼此吸引的力,这被称为万有引力。引力与天体的质量成正比,与两个天体之间的距离成反比。
根据牛顿的万有引力定律,我们知道,月球之所以会绕着地球转,是因为月球被地球的引力所吸引。(由于地球和月球之间属于弱引力场,这里就不用广义相对论来讲述。)
其实在同时,月球对于地球也是有引力的。我们把月球绕着地球公转一周的时间称为一个月,而地球自转一圈其实是一天。也就是说,月球绕转地球的速度要比地球自转一圈的速度慢很多。这就相当于月球在拖地球的后腿,给地球减速。这个时候,其实地球的岩石和岩石之间,海洋和岩石之间就会产生摩擦,地球自转的一部分动能会转化为摩擦的热能,并最终消散。
在整个过程,地球的自转速度是越来越慢的,摩擦产生的热能消散,地球对月球的束缚力也会下降,月球也会逐渐远离地球。
实际上,这个远离的速度会越来越慢,上百亿年后,如果地球还在的话,那个时候,月球大概距离地球90万公里,这个时候,地球的自转会等于月球的公转,这个时候月球也就不再远离了,而且地球也是总有一面是朝着月球的,也就是互相潮汐锁定了。如今的冥王星和它的“卫星卡戎”就是这样的状态。所以,月球之所以会远离地球主要是因为潮汐力的存在。
地球也在远离太阳
在宇宙中,这种相互远离的现象很常见。不仅仅是月球在远离地球。地球、金星其实都在远离太阳,不过其中的原因是稍微有点不同的。我们都知道太阳内核在进行核聚变反应,这过程中会消耗掉一部分的质量,这部分质量以能量的形式辐射出来,太阳光其实就是这么产生的。
也就是说,太阳是在损失质量的。因此,它对于行星的引力是在下降的。因此,地球、金星等行星会逐渐远离太阳,地球远离太阳的速度大概是每年1.5厘米。