月球“出走”的謎因：它正以每年3.8厘米的速度離開地球

從日全食說起

公元前585年5月28日，呂底亞和瑪代兩個城邦的士兵為爭奪土地而激戰(zhàn)正酣。他們的戰(zhàn)爭已經(jīng)打了六年，仍未決出勝負。在初夏黃昏的一片沙土飛揚中，兩隊士兵突然驚恐地發(fā)現(xiàn)，天上的太陽被黑影吞噬了！在長達6分鐘的黑暗過后，驚慌失措的士兵們紛紛放下武器，因為他們視日食為終戰(zhàn)的預兆，所以不再刀劍相向。一場戰(zhàn)爭因壯觀的“神跡”戛然而止。我們現(xiàn)在知道，日全食并不是神跡，只是由于月球從太陽前面經(jīng)過時恰好完全擋住了太陽而形成的。而這樣的天文奇觀能夠出現(xiàn)的前提，是月球與地球之間的距離剛剛好能讓我們眼中的月亮和太陽一樣大，完美得像是一場被巧妙設計的陰謀。如此的巧合不禁讓有些人猜想，是不是月球是更高級的文明放置在地球附近的監(jiān)視飛船？還是造物主有意而為之？

月球與地球的距離

當年阿波羅計劃登月時，宇航員在月面安裝了鏡子，用以反射地球的激光，從而通過光速和時間差測得地月距離約為38.4萬公里。但按照計算機的推演，月球在45億年前誕生時，離地球只有2.5萬公里遠。那時的月球看上去非常巨大，引力能在地球上掀起幾千米高的巨浪。隨著時間的推移，月球逐漸遠離地球。到了三疊紀恐龍出現(xiàn)時，月球離地球已經(jīng)有37萬多公里那么遠了，看上去比現(xiàn)在大5%。

出走的謎因

月球為什么離地球越來越遠了呢？

簡單地說，一種被稱為“潮汐效應”的力量讓月球逐 漸遠離地球。月球的引力在地球朝向和背離月球的兩頭造成海面隆起，也就是潮汐。由于地球只需要一天就能自轉(zhuǎn) 一周，而月球要一個月才能繞地球轉(zhuǎn)一圈，比自轉(zhuǎn)慢得多，因此潮汐看上去是向著與地球自轉(zhuǎn)相反的方向前進，海水與海底產(chǎn)生的巨大摩擦力會讓地球的自轉(zhuǎn)逐漸變慢，就像月亮用看不見的繩子拖拽住地球一樣。與此同時，由于力的作用是相互的，月球也像是被地球拉著加速。這就好比一個原地快速轉(zhuǎn)圈的滑冰運動員去拉身邊的一個慢悠悠走過的同伴，運動員的旋轉(zhuǎn)會因此變慢，而同伴會被他拽得比原來更快。

當月球繞地球旋轉(zhuǎn)的速度越快，它越容易擺脫地球引力的束縛，因此月球會離地球越來越遠。

月球會離開地球嗎

科學家經(jīng)過大量觀測和計算得出，每過百年潮汐效應會讓地球自轉(zhuǎn)速度減慢約2毫秒，與此同時，月球每年也會遠離地球約 3.8 厘米。相比浩瀚的宇宙空間，3.8 厘米似乎微不足道， 但宇宙的歲月如此漫長，億萬年過去，月球會離地球越來越遠。那月球最終會離開地球么？簡單的回答是：并不會。一方面，隨著月球與地球的距離越來越遠，月球的萬有引力對地球產(chǎn)生的潮汐效應也越來越弱；另一方面，地球的自轉(zhuǎn)因潮汐效應變慢后， 拖拽效應也會越來越不明顯。如果只考慮地球和月球的這一對組合，只要時間足夠久，比如數(shù)百億年后，地球與月球就會變得像冥王星與它的衛(wèi)星卡戎一樣，始終只有一面朝向?qū)Ψ?，也就是互相“潮汐鎖定”。如果時間接近無限久的話，考慮到引力波輻射等原因，月球終將墜落地球。

地月的未來

然而，在月球墜落之前，地球可能已經(jīng)不存在了。太陽的預期壽命是有限的，太陽的氫核聚變還能再持續(xù)大約50億年，之后太陽將變成紅巨星并猛烈膨脹，吞沒地球和月球。甚至不用等 50 億年，地球在約 10 億年后就已經(jīng)不適宜人類文明生存了，因為那時太陽的輻射功率將會增加10%，其產(chǎn)生的熱量會把地球上的海洋全部蒸發(fā)殆盡。失去海洋潮汐效應，月球遠離地球的腳步會陡然變慢，之后便與地球一起，靜靜地等待著被太陽吞噬的宿命。因此，至少在人類文明存續(xù)的歲月里，月球永遠是地球的衛(wèi)星。

摘自：課堂內(nèi)外初中版·科學少年 2023年7月第3周刊（總第 1149 期）文 / 太空僧 編輯 / 山雨