為何月球每年以四釐米距離遠離地球?月地距離幾十億年裡已經增加至幾萬公里了嗎?

憤怒的肝門


月亮是距離我們最近的自然天體,和人類地球生命的共存關係也很密切,然而實際上它正在漸漸遠離我們,速度大致是每年遠離3.8釐米,在其形成以來的幾十億年中,它已經遠離了10萬公里以上。



關於月亮的形成原因,目前還是一個天文學謎題,一個被廣泛接受的成因認為是在地球剛形成的時候,有一顆和火星差不多的大型天體(被叫做忒伊亞)以傾斜的角度撞擊了地球,兩者撞擊掉的部分先是在地球附近形成了行星環,後來凝聚到一起形成了月球,並在圍繞地球運行的過程中清空了軌道上的碎石塵埃。



月球剛形成的時候,距離地球很可能不足10萬公里,月球圍繞地球運行一週的時間也不足10天,但是那個時候的月球也沒有如今這麼大,因為月球要清空地球周圍行星環上的碎塊物質也需要數億年的時間,而且也會有其他外來的行星和彗星等天體撞擊到月球上。


剛形成時候的月球和地球都是熔融狀態,基本上是兩顆熔岩星球,形成之後就進入了冷卻過程中,當球的表面溫度到達液態水可以存在的時候,原始的海洋就出現了。

當海洋出現之後,月球和地球之間的潮汐力就可以在海洋上形成潮汐現象,這是由於水是一種流體,當月球的引力作用於海水中時,它就會向上略微鼓起,流體的拉伸作用就會化解掉一部分月球與地球之間的引力,從而使得月球可以遠離地球。



海洋在地球上佔據了71%的表面積,說起來海洋中的水是非常多的,然而地球上的水域實際上只佔地球體積極少的一部分,如果把地球上所有的水全部集中起來做成一個水球,其直徑不過1100公里左右,和地球的體積相比差得很遠,而且地球的密度是水的5.5倍,地球上水的總質量只佔地球的1/3600,所以它對地月之間引力的影響是很小的,每一年時間只可以使月亮遠離地球3.8釐米,這個距離雖然很短,但是在長達幾十億年的時間中,也足以造成月球遠離10萬公里以上。


其實月球與地球的潮汐現象不只體現在海洋上,地球大氣層也會和月球有潮汐現象,只是這種現象對者引力的影響更小,因為地球大氣層的質量只佔地球質量的百萬分之一。同時地球內部的熔岩和表面的板塊也會因地月之間的引力產生地震和火山活動,不過這種影響就更小了


但是天文學家們認為在這些原因之外,還有一個作用更大的原因可導致月球遠離地球,那就是小行星和彗星等天體對月球的撞擊了。每一個較大質量的小天體對月球的撞擊,都會造成月球運行姿態和軌道的輕微改變。至於月球經受過多少次這樣的撞擊,我們看看月球表面的隕石坑就知道了,這樣的撞擊通常是小天體受到月球引力的影響後撞擊上月球,因此撞擊後大多會略微加速月球的運行,這也會使月球遠離地球,不過不排除有些撞擊會減速,但即便在同速之下,小行星撞擊造成的月球質量增加也會造成其遠離地球。所以有天文學家認為,造成如今月球與地球的距離以及月球的運行姿態等的原因除了地月潮汐作用外,和小行星等天體撞擊的關係也是很大的。


科普大世界


為何月球每年以四釐米距離遠離地球?月地距離幾十億年裡已經增加至幾萬公里了嗎?

月球正在遠離這一事實也許會令很多人驚訝,其實這現象在太陽系裡都是普遍現象!比如太陽由於其質量正在因核聚變質量虧損而減小,因此太陽系所有天體的軌道都在遠離太陽,只是太陽在整個生涯中丟失的質量大約只有0.7%,因此這個軌道變化並不明顯!但地球並沒有類似太陽核聚變和丟失質量,反而每年因小行星進入地球而增加質量,月球反而會遠離地球呢?

月球會遠離不外乎幾個原因:

一、地球質量減少;

二、月球獲得動力;

三、地月系月球公轉速度下它的軌道應該更遠;

關於第一點,我們前文已經敘述,地球質量並沒有減少,與流失的大氣相比,地球獲得彗星與塵埃以及彗星物質更多,每年盈餘十萬噸以上!

第二則明顯沒有,因為這是我們能看到的!

第三則有一些說法了,假如地月系是原生的,那麼在同一個塵埃盤中成型的天體其公轉動能早已平衡,不會到現在還在脫離,初期質量更低時早已調整完畢!那麼另一種撞擊成型說似乎更值得參考!

從撞擊碎片中成型的月球攜帶了塵埃所具有的動能,這些動能與撞擊能量有關,達到更高的速度也有可能,那麼繼承這些速度的月球自然會逐漸爬高,根據科學家測算,數十億年來月球已經遠離了十萬千米,或者有興趣的朋友可以計算下月球的公轉速度和它的準確距離,以及地球的質量,當然還有萬有引力常數,它的軌道應該在距離地球多遠的軌道上!當然我們也可以計算下月球軌道位置的地球逃逸速度是多少,看看月球能逃出地球的五指山不?

地球質量:5.965*10^24KG

軌道距離:38.4萬千米

計算得逃逸速度為:1439.8M/S

月球的軌道公轉速度為1.023KM/S

因此月球即使遠離它也無法逃逸,因為在這個距離上的逃逸速度為1.44KM/S,而月球還有接近400M/S的速度差,它未來將調整到一個平衡的軌道,並且將穩定在那裡!

看來月球還是跑不了,但月球的橢圓軌道表明月球確實是超出環繞速度的!當然沒有天體可以在正圓形的軌道上環繞公轉,只有極其理想的狀態下才是,但月球的比例明顯要高出一些,不過它跑不了!


星辰大海路上的種花家


科學家研究發現,由於地球反作用力的影響,使得月球正在以極其緩慢地距離遠離地球,每一年大約遠離地球3.8釐米。在月球形成的45億年裡,按照這種遠離速度計算,到今天已經遠離了地球將近4500000000*3.8/100000=171000千米,幾乎與現在的地月平均距離相等。

月球是地球唯一的自然衛星,也是截止到目前為止人類足跡到達的最遠的地方,它作為第一個人類曾經登陸過的地外天體,在人類認識宇宙、探索宇宙發展規律方面起了重要作用。


前面講到,在萬有引力作用下,地球和月球作為一個整體在圍繞太陽轉動的同時,在地月系統中月球也在不停的繞著地球公轉。由於地球上的海陸比例約為7:3,即七分海洋、三分陸地,因此在地球自轉過程中,由於慣性力的作用和水固有的特性,並且在地球和月球共同引力作用下,地表水(特指面積廣闊的海水)的狀態也會發生一些改變。

在三力(地球引力、慣性力、月球引力)的共同作用下,即水同時受到了地球的引力,也受到向後的慣性力,還受到來自月球的引力,雖然地球的引力佔了主導作用,但是在其餘二力的作用下也使最終力的方向一定的偏轉,即原本指向地心方向的力向地球自轉的反方向發生偏轉。

通過合力的定義作用在質點上的幾個力共同作用時產生效果如果與某一個力F的效果相同,那麼這個力F就叫做幾個力的合力,我們可以發現,地球的引力、海水的慣性力、月球的引力三力大小不同且引力與慣性力不共線,最終海水受到的引力並非指向地心(兩極和赤道除外),也就是說地球對海水的引力以及月球對海水的引力被海水的慣性力抵消了一部分。因此在海水慣性力的作用下,地月之間的實際引力相對變小,於是乎,月球漸漸遠離地球。

不過海水的潮汐力並不是造成月球遠離地球的唯一原因,此外還與地球大氣層的潮汐現象、地球和月球的質量變化以及小行星或隕石撞擊月球等有關。


地理那些事


月球以一個橢圓軌道環繞地球公轉,它離地球最近的距離約為36.3萬公里,離地球最遠的距離約為40.5萬公里。雖然月球與地球的距離時遠時近,但總體上來看,月球是在遠離地球,目前的遠離速率大約為4釐米/年。那麼,為什麼月球會逐漸離地球而去呢?

月球對地球不同部分的引力作用強度是不一樣的,所以地球會受到月球引力產生的拉扯效應,這就是所謂的潮汐作用。在月球潮汐力的作用下,地球會被拉伸成橢球形,朝向和背離月球的那兩側會形成潮汐隆起。

但由於地球本身還會不斷自轉,而月球引力會拽著地球的潮汐隆起阻礙地球自轉,從而導致地球的自轉速率變得越來越慢。地球在形成之初擁有很快的自轉速度,最初自轉一週所需的時間只要6小時。到了6500萬年前,地球的自轉速度已經大幅度減慢,那時地球上的一天大約為20小時。

由於地球自轉速度減慢,並且地月系統的角動量是守恆的,減少的地球自轉角動量就會轉移給月球,導致月球的公轉角動量逐漸增加,所以月球會離地球越來越遠。據估計,四十多億年前的月球距離地球只有兩萬多公里,比現在的距離近了十幾倍。

由於地球沒有被月球潮汐鎖定,所以地球的自轉速度還會進一步降低,導致月球進一步遠離地球。據估計,上百億年後的月球與地球的距離將會是目前的兩倍多,達到90萬公里。到了那時,地球和月球就會像冥王星和卡戎那樣彼此互相潮汐鎖定,兩者之間的距離不再增加。


火星一號


科學家近年研究發現月球正在以3.82釐米每年的速度離開月球。月球是什麼時候開始以這個速度離開地球的,資料上也沒有查到。


月球大約形成於45億年前。到現在月球的近地距離是363300千米,遠地距離有405493千米,月地的平均距離有38萬千米。

關於月球的起源有三大說法,一個是分裂說,一個是俘獲說,一個是同源說,最後科學家們結合幾大學說和新研究成果,形成了得到大家認可的“大碰撞說”

在太陽系演化之始,空間裡有很多“星雲子”,一個相當地球質量0.14倍的天體形成了,緊接著也形成了原始地球。由於距離很近,小天體終於以5千米每秒的速度撞向了地球。

這一擊讓地球的自轉軸傾斜,小天體也被撞得粉身碎骨。撞擊後的氣體和塵埃在地球引力範圍內逐漸積聚成了一個熔融月球。也與地球產生了一個最初距離(我估計最低也有幾萬千米的距離)。此後距離一直在拉格朗日距離間變化。

不知什麼時候起,月球開始以3.82釐米每年的速度離開地球,漸行漸遠。不過隨著科學的發展,人類未來也可能會把月球拉回地球適當距離的引力下,繼續為地球服務。


弄潮科學


目前認為地球的年齡在45.5億年左右,阿姆斯特朗等人帶回的月球岩石表面月球年齡在45.27億年左右


關於月球的起源現在還沒有一個令人信服的答案,有說法認為月球是地球早期自轉太快而甩出去的一塊物質,也有說法認為月球是地球早期和一顆名為忒伊亞的行星撞擊後形成的,這顆火星大小的天體和地球發生碰撞時產生的碎片最後凝結成了月球。

暫且不論月球的起源問題,按人類目前掌握的情況來看月球確實在以每年3.8釐米的速度遠離地球,45億年來月球已經遠離了地球十萬公里以上,這背後其實是地球海洋在起作用,在月球形成初期的時候距離地球還很近,月球引力不斷拉動地球海洋,潮漲潮落的過程中慢慢讓地球的自轉速度變慢了。

早期的地球自轉一圈只需要6個小時,但是月球的引力拉扯讓地球的自轉週期延長到了24小時,2億年後地球的自轉週期將會延長到25個小時。

我們把地月系看成一個整體,地球自轉速度被月球引力減慢後根據角動量守恆,地球自轉減少相當於動能減少,在地月系統中能量是保持不變的,因此地球自轉的角動量會轉移到月球,從而讓月球公轉角動量增加,這樣一來地球和月球之間的距離也會增加。

月球引力引起的潮漲潮落就像剎車一樣緩慢降低地球自轉,而地月系的總體能量是保持不變的,地球降低自轉的同時月球的公轉軌道半徑也會增加,這就造成了月球遠離地球的現象。


宇宙探索未解之迷


月球每年遠離地球四釐米,相當於月球繞地球的公轉速度每年都在增加。那麼問題來了,增加的能量來自哪裡?答案是地球。

從地月系統來分析,永遠也找不到能量來源。如果加上太陽,構成“三體”系統,就可以看到更復雜的能量轉換關係。


月球繞著地球旋轉,假設地球繞太陽公轉的軌道是標準圓,太陽的引力有時候和月球的運動方向相同,有時候和月球的運動方向相反,但總體上做功量為零,月球不會獲得額外的能量。

實際上,地球繞太陽的公轉軌道是橢圓形的,有近日點和遠日點。當地球從近日點向遠日點運動時,月球相對於太陽的引力勢能會增加。在這個過程中,月球除了消耗自己的動能,還會竊取地球的動能(沒辦法,月球不繞太陽公轉,全靠地球帶動肯定要拖後腿)。當地球從遠日點向近日點運動時,月球會把相對於太陽的勢能重新轉化為動能,但是並不會把從地球竊取的動能全部歸還。



在太陽、地球和月球組成的“三體系統”中,存在一個小型的“引力彈弓”,只是沒有經過精確的設計,月球獲得的淨能量很少。


飛魚科普


準確的說,月球每年離開地球的距離大約是3.8釐米。

我們知道,任何做圓周運動的物體都有逃逸的趨勢,也就是離心力。有趣的是,正是因為地球海洋的潮汐現象,增強了月球的離心力,使月球離我們越來越遠。

月球的引力作用引起潮汐,而大海潮汐又會吸引月球。因為作用於月球的海域不是正對著月球,月球就被拉向前方,相當於拉大了月球公轉軌道。

所以月球會離地球越來越遠。但天文學家預測,地球也會因為潮汐作用而自轉變慢,幾百萬年後地球自轉會和月球公轉同步。海潮會正對月球,它的引力又會把月球慢慢拉回來。

幾十億年來,月球確實遠離了地球,離開了多遠可以計算,但不一定準確。天文學家曾經進行過測算,以為28億年前,月球繞地一週只需17天。美國一位研究人員認為,46億年前月球繞地一週只需7天。如果那時地球上有人,他會看到地平線上一輪巨大的月亮。


思想有益


因為地球自轉在變慢,

因為太陽對地球進行潮汐鎖定,會持續降低地球的自轉速度,直到完全鎖定為止。

自轉減速,所以月亮軌道就逐漸升高。


夏日蟬時雨


地月系統幾十億年変化不大,未來太陽系的幾十億年亦將維持,直至太陽變成中子星。


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