月亮最终会不会离开地球呢?
大家一定观赏过潇洒自如的花样滑冰表演。当运动员作旋转时,只要把双臂紧缩收近身躯,她的转速就会明显加快;相反,当她重新把两手伸开时,转速就立即变慢了。除了运动员的高超技术之外,这里头还有什么奥妙吗?
是的,物理规律无处不在。物体在没有外力作用时,不仅能量守恒、动量守恒,而且还有一个量——角动量也是始终不变的。角动量J是描述转动时的一个物理量,可以简单地理解为3个物理量的乘积:质量、转动角速度和距离的平方。
当运动员伸出双臂时,距离增大,由于质量和角动量不变,角速度必然会变小;反过来,双臂收拢,距离变小,角速度便必然加快。
地球与月球也可看作同一系统。守恒的总角动量包括3部分之和——月球绕地球公转的角动量和地球及月球的自转角动量。如前所述,潮汐作用使自转减慢,使公转角动量变大。换句话说,月地间的距离就会变大。在现阶段,人们测出月地距离每世纪约增加5- 15米。与38万千米相比,这自然是微不足道的,但日积月累,却会变得相当可观。有人可能会担心,长此以往,人们将会失去这盏天空的神灯。这倒不必忧虑,只要月球远离的过程达到地球自转、月球自转、月球公转3者的周期完全相等时,就会自动停止,因为这时候潮汐已不会再“拉后腿”了。到那时候,月球自然仍是在作同步自转,但它又成了一颗天然的同步卫星——地球上只有一半地区的居民才能看到它。假如它“定点”在东半球,美国人如要领略月球的无限情趣,就得不远万里来到亚洲。例如,在某处,月球始终在头顶上,而在有些地区的居民,见到的月亮总在地平线附近,半现半露。
这种奇怪现象你能看得到吗?当然不可能,因为那是10亿年后的事,那时候,月球的风貌已经大变。因为从计算知道,达到这种状态时,月球的距离将增大到56万千米左右。这样,从地球上看去,它将比现在大约小 1/3,视直径不过21′34″左右,与2米外的一枚硬币相当 (现在平均视直径为31′26″)。这盏灯的亮度也将减弱一半左右。但对人类说来,最大的影响是要重新编制年历。因为那时候,月球的自转、公转、和地球的自转周期都将变得很长——1 158小时,相当于现在48.26日。那时,一天的长度与朔望月的长度将都是1 334.6小时,相当于现在的55.6日。如果地球公转的时间没有变化,那时一年将只有6.6天。这是多么奇特而有趣的事情啊!
月球正在慢慢离去的观点逐渐得到了考古学家与古生物学家的支持。在20世纪70年代,美国有两个科学家对生活在南太平洋的鹦鹉螺进行了深入的研究。鹦鹉螺是一种生存已久的软体动物,人们称它为罕见的“活化石”。它上面有一个个气室,气室内则有一条条槽纹。研究表明,气室大致受月亮盈亏的影响,每个朔望月长出一个气室,而槽纹却受阳光控制,一天多出一条槽纹。这两个美国学者惊愕地发现,不同地质年代的鹦鹉螺,每个气室内的槽纹数都是不相同的。在新生代全新纪(距今175万年),气室内的条纹都是26条;中生代白垩纪(6 500万—136万年前)的螺壳,气室内仅22条槽纹;到了更早的古代奥陶纪(距今4-5亿年)槽纹数变得更少,仅有9条!
在4-5亿年前,朔望月周期只有9天左右。随着潮汐力的作用,月球慢慢离开地球,盈亏变化的周期变长: 15天,18天,22天,26天,直到现代的29天多。
经过深入研究还发现,人类生活中,每天的长度也在逐渐增加。在40亿年前,月地距离只相当于现在的 1/3左右,那时的一天大约只有8.2小时。月球离开的速度也正在变慢,在4亿年前,月球与地球距离大约每年增加94.5厘米,而现在,每年只增加4厘米左右。
事实上,月球在远离地球,但速度放慢,月地距离增加缓慢。到一定距离,便会停止,又以负数增长向地球靠近。就这样,靠近远离再靠近再远离,保持总的距离平均数。
答:月球最终不会离开地球。