雪舟
“人生代代無窮已,江月年年望相似”,幾十億年來,月亮都靜靜地懸掛在天上,似乎是一種永恒的、不變的存在。但當(dāng)你抬頭看向月亮?xí)r,或許不會意識到,它正在悄然遠離地球。
月亮離我有多遠?我會告訴你很遠很遠。你可能聽說過,地球和月球之間的距離大約是38萬千米,實際上這是一個平均距離。我們知道,月球是以橢圓形軌道繞地球運轉(zhuǎn)的,與地球的實際距離可以說是隨時都在變化著。
公元前180年左右,古希臘天文學(xué)家伊巴谷對“月亮離我有多遠”這個問題產(chǎn)生了好奇。伊巴谷發(fā)明了一種“瞄準器”,在適當(dāng)?shù)淖兓瘲l件下,借助儀器,通過測量月亮相對于星星的位置,最后測定地月距離約為地球直徑的三十倍,而這個數(shù)值后來被證實是正確的。
從伊巴谷最早開始測定地月距離以來,隨著人類探月技術(shù)的不斷發(fā)展,我們測得更精確的數(shù)據(jù),如月球離地球近地點距離為36.3萬千米,離地球遠地點距離為40.5萬千米。
20世紀60年代初期,激光測距技術(shù)問世。美國首次實現(xiàn)載人登月后,在月球表面安放了一個后向反射器。有了這些先決條件,科研人員便可以在地球上向月球發(fā)射激光,并記錄下激光到達月球再被后向反射器發(fā)射回來的時間。用往返時間差乘以光速,再除以2,就可以計算出地月距離。
當(dāng)然,以上都是最理想狀態(tài)下的測量,真實的測量過程要復(fù)雜得多,科研人員需要排除各種各樣的干擾因素,以及測量過程中的誤差。如今,地月距離的測量精度已經(jīng)達到毫米級別。
在測定地月距離過程中,科研人員發(fā)現(xiàn),月球竟在以每年約3.8厘米的平均速度遠離地球。近日,荷蘭烏德勒支大學(xué)和瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)發(fā)表的一項研究成果也證實了這一點。
在澳大利亞卡里吉尼國家公園,科研人員發(fā)現(xiàn)了包含多個尺度周期性變化的古老巖層。它們以約10厘米和85厘米的間隔重復(fù),把巖層的厚度和沉積速度結(jié)合起來,科研人員發(fā)現(xiàn)這些周期性變化約每1.1萬年和10萬年發(fā)生一次。這樣的周期模式恰好和米蘭科維奇周期相吻合。米蘭科維奇周期以約每40萬年、10萬年、4.1萬年和2.1萬年變化一次。更關(guān)鍵的是,地月距離與米蘭科維奇周期的循環(huán)頻率直接相關(guān),當(dāng)月球和地球距離越近,周期就越短。
據(jù)此,科研人員計算出約24億年前的地月距離大約只有6萬千米。如果穿越回去,你會發(fā)現(xiàn)當(dāng)年的月球簡直是巨大無比。當(dāng)然,多年以后,人們抬頭看到的月亮也會比現(xiàn)在看到的要小得多!
這到底是怎么回事呢?難道是月亮想要逃離地球嗎?
我們知道,在月球形成后的約45億年里,它始終在繞著地球轉(zhuǎn)。月球和地球之間存在引力,且在面向月球的地球一側(cè)引力更強??梢哉f,越接近月球的區(qū)域,引力就越強。比如,地球的赤道地區(qū)就比極地區(qū)域更接近月球,所以月球?qū)Τ嗟赖貐^(qū)的作用力就更大一些。這種更大的引力激起了該地區(qū)海洋水域的高潮,在地球中段形成隆起,稱為潮汐隆起或赤道隆起。唐朝詩人張若虛曾寫道:“海上明月共潮生?!笨磥磉B古人也已發(fā)現(xiàn),潮汐漲落和月亮有關(guān)。
因為潮汐作用,當(dāng)?shù)厍蛏夏称S蛘龑χ虑驎r,受到的引力變大,海平面就會升高。同時,這片海域還會受地球自轉(zhuǎn)的影響。地球自轉(zhuǎn)速度要比月球公轉(zhuǎn)快得多,意味著這片海域會對月球有拉扯的作用,如果遠遠地從太空中看下來,就好比快速轉(zhuǎn)動的地球在強烈地“拖著”月球向前轉(zhuǎn)一樣。牛頓告訴我們,力的作用是相互的。被地球“拖著”前進的月球其實也在給地球拖后腿,給地球自轉(zhuǎn)加重阻力,導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)的速度不斷下降。而地球自轉(zhuǎn)速度降低又會導(dǎo)致角動量(旋轉(zhuǎn)能量)的減少,在此過程中,一部分能量還會被轉(zhuǎn)移給月球。獲得額外能量后,月球慢慢擴大了公轉(zhuǎn)軌道,以每年約3.8厘米的速度一點一點地開始“逃逸”計劃。
雖然對地月距離來說,3.8厘米顯得微不足道,但考慮到地球已經(jīng)約46億歲了,一旦將時間無限拉長,就難免讓人感到憂慮。按照上面的規(guī)律,約1億年后,月球差不多會再遠離地球約3800千米。它是否會永遠地離開地球?它會脫離地球成為“流浪”星球嗎?
事實上,以月球目前每年約3.8厘米的遠離速度進行模擬,倒推一下,不難發(fā)現(xiàn)大約在15億年前,地球就和月球連在一起了。這顯然與月球已經(jīng)存在了約45億年左右的事實相悖。這就意味著,月球遠離的速度并不是恒定的,且很可能是在加快。
根據(jù)科研人員推測,大約500億年后,地球自轉(zhuǎn)周期與月球公轉(zhuǎn)周期將完全相同,一天就等于一個月。那時,月球和地球已經(jīng)不存在“互相拖拽”的情況了。
不過,這可能都是500億年之后的事情啦!500億年比太陽的壽命都要長得多,當(dāng)下我們可以做的,就是珍惜每一次月圓月缺。