2023-03-04 11:27:20
数十亿年前,地球日的平均持续时间不到 13 小时,而且还在继续延长。原因在于月球与我们的海洋之间的关系。
纵观人类历史,月球一直是地球上不可分割的幽灵般存在。它柔和的引力牵引着潮汐的节奏,而它苍白的光芒照亮了许多物种的夜间婚礼。整个文明都根据它来设置日历,因为它有盈亏,一些动物——比如蜣螂——利用从月球表面反射的阳光来帮助它们导航。
更重要的是,根据一些理论,月球可能帮助创造了使我们星球上的生命成为可能的条件,甚至可能首先帮助启动了地球上的生命。人们认为,它围绕我们星球的偏心轨道也在当今主导我们生活的一些重要天气系统中发挥作用。
但月球也在从我们的手中溜走。
当它围绕地球上演精细平衡的天文芭蕾时——盘旋但从不旋转,这就是为什么我们只能看到月球的一侧——它在一个被称为“月球衰退”的过程中逐渐远离我们的星球。通过从执行阿波罗任务的宇航员放置在月球表面的反射器发射激光,科学家们最近能够精确测量月球后退的速度。
他们已经证实,月球每年以3.8 厘米的速度逐渐远离。当它这样做时,我们的日子变得越来越长。
“一切都与潮汐有关”地球物理学教授说,他研究月球与地球之间的关系。“地球上的潮汐阻力减慢了它的自转速度,而月球则以角动量的形式获得了这种能量。”
从本质上讲,随着地球的自转,月球的引力在海洋上空运行,从而产生高潮和低潮。这些潮汐实际上是水的“隆起”,以椭圆形向着和远离月球的引力延伸。但是地球自转的速度比月球在其上方的轨道要快得多,这意味着在下方移动的海盆产生的摩擦力也会将水拖到一起。这意味着凸起在其轨道上略微领先于月球,月球试图将其向后拉。这会慢慢消耗我们星球的旋转能量,在月球获得能量的同时减慢其自转速度,从而使其进入更高的轨道。
根据最新分析,自 1600 年代后期以来,地球自转的这种增量制动意味着平均地球日的长度每世纪增加了约1.09 毫秒。根据更古老的日食观测,其他估计将这个数字稍高一些,为每世纪 1.78 毫秒。
虽然这一切听起来都不是什么大事,但在地球 45 亿年的历史进程中,这一切加起来就是一场深刻的变化。
月球被认为是在太阳系诞生后的前 5000 万年左右形成的。最广为接受的理论是,胚胎地球与另一个与火星大小相当的天体(称为忒伊亚)发生碰撞,裂解出一大块物质和碎片,这些物质和碎片结合成我们现在所说的月球。从保存在地球岩石带中的地质数据可以清楚地看出,月球在过去比现在离地球近得多。
自转更快的地球缩短了一天的长度,以至于每 24 小时有两次日出和两次日落
目前,月球距离我们地球 384,400 公里。但最近的一项研究表明,大约 32 亿年前——就在构造板块开始四处移动,海洋微生物开始吞噬氮气时,月球距离地球仅 270,000 公里,约占月球表面的 70%当前距离。
自转速度加快的地球缩短了一天的长度,因此 在 24 小时内]出现了两次日出和两次日落,而不是像今天这样各一次。这可能减少了昼夜温差,并可能影响了光合生物的生物化学。
研究表明,月球衰退的速度也不是恒定的,它随着时间的推移而加速和减速。一项研究表明,大约在 550-6.25 亿年前,月球可能每年后退7 厘米。
月球远离地球的速度肯定会随着时间的推移发生变化,并且在未来也会发生变化。 然而,在其历史的大部分时间里,月球一直在以比现在慢得多的速度离开。
事实上,我们目前生活在一个衰退率异常高的时期,月球只需要以目前的速度后退 15 亿年就可以到达现在的位置。但是这个过程自 45 亿年前月球形成以来就一直在发生,所以在过去的某些时候它显然要慢得多。
现在的潮汐阻力比我们预期的大三倍。原因可能是由于大西洋的大小。
目前的大陆布局意味着北大西洋盆地的比例恰好可以产生共振效应,所以它所包含的水以接近潮汐的速度来回晃动。这意味着潮汐比其他情况下更大。想想在秋千上推孩子,如果每次推都与现有动作同步,他们就会变得更高。
如果北大西洋稍微宽一点或窄一点,就不会发生这种情况。这些模型似乎表明,如果你回到几百万年前,潮汐强度会立即下降,因为大陆处于不同的位置。
但它很可能在未来继续变化。模型预测新的潮汐共振将在 1.5 亿年后出现,然后在 2.5 亿年后作为新的“超大陆”形成而消失。
那么,我们最终能否拥有地球不再拥有月球的未来?
即使以目前的高退却率,月球也不太可能完全离开地球。太阳自身的灾难性消亡可能会在大约 5-100 亿年内发生之前很久就介入。人类很可能在那之前很久就被消灭了。
然而,在短期内,人类本身可能会通过减少因气候变化引起的融化而锁在冰川和冰盖中的水量,从而进一步延长白天的时间。
冰基本上抑制了潮汐,大约 600-9 亿年前,当我们的星球被认为进入了一个被称为雪球地球的特别寒冷的时期时,月球后退的速度急剧放缓. 然而,这种影响很难预测,因为随着冰盖的重量从陆地上消失,陆地反弹,以及其他并发症,其中一些影响将被抵消。
从理论上讲,下一批计划飞往月球的宇航员可能会说,与 60 年前参加阿波罗计划的前辈相比,他们回头看地球的距离更远(尽管他们到达的地点是在月球绕地球的椭圆轨道可能会更多地决定这一点——它最近点和最远点之间的距离每 29 天变化43,000 公里)。
对于我们其他人来说,我们的生命太短暂了,以至于无法注意到每一天的长度都增加了皮秒。如果你眨眼,你就会错过它。
源:BBC
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