在宇宙中

2020-08-13 03:14

如此一来,地球上背对月球的那一面,受到的月球引力稍小于离心力,而面对月球的那一面月球引力稍大于离心力,最终的等效结果就是这两面都感受到一个离开地心方向的力。所以地球两侧的海水就涨起来了。

比如,为何月球面对着地球的这一面有更多陨石坑?有人认为,月球面对地球的这面被地球挡住了,按说受到其他天体的撞击更少才对。有人却认为,这是因为地球的引力起到的聚焦作用,反而使月球对着地球的那面承受了更多撞击。

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几年前,平劲松曾和同事发表一项关于月球的研究。他们发现,月核与月幔之间的流体属于超低黏性层,这意味着潮汐力所引发的月核与月幔之间的摩擦力很小,不至于耗散月球太多动能。

“受潮汐力和力矩的影响,所有的行星—卫星系统,甚至恒星—行星系统都在趋向于这种结果。”周礼勇介绍,也就是说,不只是行星可以锁定它的卫星,恒星也可以锁定它的行星。只不过,这个过程非常慢,可能在实现潮汐锁定之前,天体系统就消亡了。

平劲松介绍,在太阳系内,火星、木星、土星都存在锁定自己卫星的情况,冥王星与冥卫一互相用同一面对着彼此。水星的自转周期则是公转周期的2/3,被太阳部分锁定。

有趣的是,在宇宙中,不仅仅月球只将一面对着自己所绕转的行星。

“月球在绕地球转时,同样也会感受到地球带来的潮汐力。”周礼勇说,地球潮汐力的作用,是让月球正对和背对地球的面都鼓起来,也就是让月球变扁了。

周礼勇解释说,这是因为地球正对着月亮的那面,感受到的月球引力较强;背对着月亮的那面,感受到的月球引力较弱。引力的方向都朝着月球。而地球在绕月球转时,无论哪个点的离心力都是一样的。离心力的方向与月球施加于地球的引力方向相反。

在潮汐作用之下变扁了的月球,依然要在绕着地球公转的同时自转。周礼勇解释说,可以想象月球鼓起来的两侧,就像两只突起来的“耳朵”,两只“耳朵”的连线本应该指着地心方向。但是由于月球要自转,这两只“耳朵”的连线实际上会有一点点偏移,不再指着地心。

两位接受科技日报记者采访的天文学者都认为,最直接的刹车机制其实是地球与月球之间的力矩作用。

或许有一天,地球也可能只有一面对着太阳。只是,你我在有生之年肯定看不到了。

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尽管月球上没有海水,月壳、月幔和月核却依然可以感受到潮汐力,并在月球内部形成一种不断涌动的固体潮。这种固体潮导致月球幔层之间不断摩擦,转变为月壳内部的热能。这在几十亿年的时间内,可以耗散月球的部分动能。

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这个时候,来自地球的潮汐力会对月球上突起来的两只“耳朵”都产生一个力矩,把两只“耳朵”往回拽,跟月球自转的方向正好相反。拽着拽着,月球的自转速度也就逐渐减慢了。

“关键在于潮汐作用引起的摩擦作用发生在月球内部,这种过程只能间接导致月球自转变慢,而不能直接给月球自转踩刹车。”周礼勇说。