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45億年來,月球一直在遠離地球,為什麼50億年後它還會撞上地球?

月球作為地球唯一一顆天然衛星,幾乎與地球同齡

40多億年來,它默默為地球承受了無數次小行星撞擊,地球生命能在38億間,從單細胞平穩演化出今天的我們,月球居功至偉。

目前的天文學界認為,月球由是地球誕生之初,與一顆火星大小的天體,“忒伊亞”,撞擊後産生的碎片,在萬有引力作用下“凝結”而成的,為了進一步驗證這個“月球起源學說”的正确性,天文學家未來打算在地月系内,尋找當年撞擊後的殘餘碎片。

不過今天我們要說的,不是月球的過去,而是月球的現在和未來

1969年7月21日,美國宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林,在月球上放置了第一個激光反射鏡,這個反射鏡在讓天文學家精确測定地月距離的同時,也讓天文學界發現,月球正在遠離地球,具體速度為每年3.8厘米。而且“月球遠離地球”這一進程,從月球成為地球衛星那一刻就開始了,在可以預見的未來,這一進程還将繼續。

那麼月球為什麼會遠離地球呢?

這個問題要從潮汐漲落說起,因為地球之所以潮漲潮落,就是因為月球引力在“拉扯”地球海洋,而這種持續數十億年的“拉扯”,一直在拖慢地球的自轉速度,導緻地球上的一天越來越長,具體速率是每62500年,地球上的一天就會多出整整一秒鐘。

那麼地球自轉變慢,和月球遠離地球又有什麼關系呢?

這個問題需要用角動量守恒來解釋,簡而言之就是,地球和月球可以被看作是一個整體,這個整體在天文學中叫“地月系”。

地月系中的地球自轉速度,因為月球引力影響而變慢後,這部分力并不會憑空消失,而且會因為維持地月系角動量守恒,而轉移到月球身上,造成的結果就是月球遠離地球。

類似地月系一樣的角動量守恒,在日常生活中也能看到,舉個例子,花樣滑冰選手的身體在高速自轉時,隻要張開手臂,自轉速度就會馬上慢下來,而一但收攏手臂,自轉速度又會很快升上去,這背後的原理就是角動量守恒。

在可以預見的未來,随着月球的不斷遠離,它在天空中所占面積會越來也越小,10億年後,月球的視直徑就将明顯小于太陽,也就是說到那個時候,月球将不足以遮蔽全部太陽光,日全食也将永遠消失。

需要指出的是,月球并不會一直遠離地球

在50億年後的太陽系紅巨星時代,急劇膨脹的太陽體積會逼近火星軌道,而在這之前,當太陽逼近至地月系時,外側的月球就會因為恒星物質的突然增多,而自轉速度變慢(因為有了恒星物質的阻力)

自轉速度變慢的後果,就是無法保持足夠的“離心力”來對抗地球引力,因此到那個時候,月球就将撞上地球。

這背後的原理,和人造衛星的運行原理也是相同的,因為近地軌道的人造衛星雖然說是在太空中運行,但它的周圍仍然有着大量空氣分子,這些空氣分子會不斷減緩衛星繞地球的公轉速度,而一旦衛星的公轉速度低于7.9km/s(也就是第一宇宙速度),地球引力就會将衛星“拉扯”回來。

所以包括國際空間站在内的衆多地球軌道設備,每隔一段時間,就需要額外的動力來提升自己的軌道,以此來保證自己不墜入地球。

而月球很明顯沒有任何“額外動力”,因此在幾十億年後的太陽系紅巨星時代,它隻會在公轉速度速度降低後“墜向地球”

總結

不論是現在的月球遠離地球,還是未來的月球撞上地球,這些數十億間内,都不會對人類文明産生顯著影響的天文事件,注定都不會有太多人關心。

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