地月系很簡單,地月系就是地球和月球。地球是中心,月球繞著地球轉,這就是地月系。不過別看這個系統這么簡單,但是它卻非常非常奇特。
因為身為衛星角色的月球,個頭有點太大了。如果地球是一個籃球的話,月球相當于一個橘子的大小。再看看其他行星的衛星,他們有多大?
火星有兩個衛星,火衛一和火衛二。一個半徑是12公里,另一個是6公里。月球的半徑是1737公里,它們也就是月球的零頭。如果月球是籃球這么大的話,火星的衛星只相當于是1粒沙子的大小。
木星有3顆衛星比月球還要大,其中最大的木衛三。它作為一個衛星,個頭比作為行星的水星還要大。木衛三也是太陽系中個頭最大的衛星。木星的大個頭衛星,不只是木衛三,同樣量級的還有好幾個。但是它們和自己的行星相比卻小得可憐。如果把木星當作是籃球的話,最大的木衛三,也只相當于是一個綠豆的大小。
關于月球的形成,目前最流行的理論,是哈佛大學天文學教授卡梅隆首先提出的。他相信,月亮的形成是因為一次天地大碰撞。
在地球剛形成的時候,在地球軌道上還有另外一顆行星。這顆行星呢,大概和火星差不多大,也就是現在地球一半的大小。它和原始地球都在繞著太陽旋轉,但是它們之間的距離卻越來越接近,最后干脆直接撞在了一起。這次劇烈的撞擊,把兩顆行星全部都撞碎了,大量的碎片拋向了外面。
后來這些拋出的碎片在引力下又重新聚在了一起,這次才形成了現在的地球和月球。那顆撞擊原始地球的行星呢,天文學家也專門給起了名字,叫做提亞,神話中她是月亮女神的母親。
這個理論,現在看來都感覺充滿了想象力,但是它能被大家普遍接受可不是因為想象力豐富,而是它有豐富的證據。因為月球和地球的巖石年齡基本一致,而且物質成分也非常接近。這就說明它們曾經是一體的。但是,它們又有各自的獨特結果,這也表明它們很早就開始獨立演進了,不可能是后來才分開的。
沒有了月球,地球的潮汐基本上會馬上停止。而且原來被月球吸引著的海水忽然沒有了引力,會涌入其他地方,造成大海嘯。為什么說潮汐基本上會停止,而不是完全停止呢?因為太陽還有引力,它也是能產生潮汐的,但是與近距離的月球相比,它的影響就要弱很多了。
潮汐的能量是來自于地球自轉的能量。地球自轉一圈是1天,月球繞地球一圈呢,是1個月。地球的旋轉速度是遠遠大于月球的,所以月球通過引力就會給地球拖后腿,讓地球自轉變慢。
所以,地球自轉是在變得越來越慢的,如果時間長的話,甚至會讓地球自轉和月亮旋轉速度同步。那樣的話地球上就只有一個面能看到月亮,地球的另一面永遠也看不到,這就是潮汐鎖定。
如果沒有月球,那地球是不是就會比現在轉得更快呢?的確是這樣。在恐龍時代,地球自轉一圈也就20多個小時。如果倒退到10億年前,那就更短了,只有10個小時。
地球就像是一個旋轉的陀螺,南極和北極的連線就是這根旋轉的軸,也就是地軸。地軸也是會擺動的,尤其是它和黃道面的夾角,是會變化的。在幾萬年的時間里面,這個傾角是在22.1°與24.5°之間擺動的,現在的傾角大概是23.5°。這是因為有月球的引力在旁邊牽制才會有這樣的穩定性。
如果沒有月球的話,這個變化幅度是有可能達到50°,甚至更高。地球的熱帶、溫帶和寒帶的范圍是和這個傾角密切相關的。如果傾角到了50°的程度,那么地球將會有大片區域要么半年曬不到太陽,要么一曬就是半年。那樣的話,地球的氣候肯定會非常復雜,可能會非常不適合生存。
實際上月球在以每年4厘米的速度遠離地球,這就是能量耗散的結果。同時,地球也在遠離太陽,因為太陽每秒鐘會損失大約400萬噸的質量,從而導致引力降低,這部分質量變成能量輻射出去了。
牧羊人:
天津市天文學會會員、天津科技館科普輔導員,曾組織過多次天文觀測活動,并為天文科普工作做出微小貢獻。