新化学家:假如地球甘休旋转

日期:2019-10-04编辑作者:娱乐

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月球刚形成时距离地球只有27000公里,但是,它并没有一直停留在这个距离,从诞生时它就一直在远离地球。

英国小说家威尔斯曾描写过这样一个故事:超能力者乔治总是趁夜晚偷偷做好事,为了延长行善的时间,他干脆停止了地球的转动,结果却带来了一场大灾难。在美国缅因大学的天体物理学家Neil Comins看来,这样的幻想故事的意义不仅在于娱乐,也可以助人更清楚地认识现实世界的规律。在他的新书中,Comins考虑了在地球停止旋转等几种奇特的情景中,我们周围的世界将会变成什么样子。

1969年,宇航员在月球表面放了一台45厘米长的反射器,从而获得了月球正在远离地球的确凿证据。通过这台反射器反射激光,科学家可以将月球到地球的距离精确到几厘米。计算数据明确显示,月球正在以每年3.8厘米的速度远离地球。

首先,看看如果从来没有月球会怎样。45亿年前,个头相当于火星的物体Theia撞击地球,制造出了月球并给地球带来了额外质量(据信地球质量的约10%来自Theia)。如果撞击从未发生过,我们收到的的重力会轻一些。如果没有月球的潮汐力拖慢地球自转,地球现在的一昼夜大概只有12小时。而没有月亮引发的潮汐把矿物质从陆地带入海洋,生命出现得可能就要晚一些。还有,没了月球帮忙稳定地球自转,今天的地球可能会像天王星一样躺在公转轨道上,那样的话生物恐怕就得随着阳光照射迁移了。

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Theia的撞击在理论上可能暂时制造出两个月球,但他们会在引力的作用下发生碰撞,结果在6亿年前复杂生命形态出现前就合二为一。如果今天地球人能看到第二个月球的话,唯一的可能就是在一对天体接近地球时俘获其中的一个。而这个月球2号和它同伴在接近地球的时候会引发规模巨大的海啸和火山爆发,灰尘遮蔽天空,几乎必然会带来一场生命大灭绝。

为什么月球要挣脱地球的约束呢?

Comins还考虑了另外一种奇特的情景,假设月球公转方向倒了过来,与地球自转方向相反(如果月球是由Theia碰撞造成的,那这种情况是不可能的,Comins认为如果撞击足以使得月球运行方向与地球自转相反,那这个撞击几乎肯定会毁掉地球),在复杂的引力作用下,地球的自转会越来越慢,最后甚至停止然后倒转。而月球则越来越靠近地球,最终被撕成碎片,形成围绕地球的圆环。一部分碎片落向地面,可能还是会导致大灭绝。

1990年,超级计算机的出现让人们对45亿年前月球发生的事情有了更直观的了解。

最后回到威尔斯的幻想中来,地球停止转动会怎样呢。Comins认为如果地球来个急刹车的话,由于地面上所有物体还在沿着切线方向高速运动,人们会飞到空中,然后以超过1000km/h的速度撞击地面,这可是一场浩劫。

通过电脑模拟,科学家了解到,“忒伊亚”是倾斜着撞向地球的,它为地球提供了动力,让地球自转起来。最终,这种自转创造出了地球的白天和黑夜。

如果地球逐渐减速停下来的话会好一些,比如经过二三十年。然而,本来由于地球自转而在赤道凸起来的海洋会向两极移动(因为两级地表引力稍微大一点),把加拿大、欧洲和俄罗斯淹没。另外昼夜将各延长到半年,人类要想生存下去就要追逐阳光照射的边缘地带进行迁徙。

在月球形成早期,地球6个小时就会自转一周,是现在速度的4倍,而月球公转一周则需要20天时间。

虽然现实中地球不可能在短短的几十年中停下来,但地球自转速度的确是在不断减慢的,在几十亿年后地球的自转将会跟公转同步,威尔斯的科幻小说《时间机器》中也描绘了这时地球上永远的日落场面。但除了幻想之外,如此遥远的未来是无法预测的。

早期的月球和地球的距离只相当于现在的1/16,月球对地球的引力十分强大,它让位于下方的地球表面产生了一个凸出的部分。这个凸出部分像浪潮一样在地球表面移动,自身也对月球产生引力。地球自转速度比卫星的公转速度快,凸起总要先月球一步,就这样,它不断拖着月球前进,让月球的速度也快了起来。任何以圆周旋转的物体在加速情况下都会偏离轨道。

刊物: 《新科学家》1月22日
导读者: 暮星
原文: 请看这里

当月球在自己的轨道上加速时,它和地球的距离越拉越远,这个过程将持续几亿年。

(果壳环球科技观光团微博 )

我们将时光倒回到40亿年前,月球和地球都进入了一个特殊阶段。

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此时的月球在距离地球13万9千公里处运转,距离已经拉到了现在的1/3。从地球上看,月球使其它星体显得那么渺小。实际上,这个时期,月球对地球的影响最为深远。

两颗行星的剧烈碰撞产生了月球,也打破了地球原有的平衡,地球有了约23点5度的倾斜角,正是因为有了这个倾斜角,地球上才有了四季变化,如果没有这个倾斜角,地球上的情形会怎样呢?

如果地球在垂直的方向自转,就会和水星一样,四季就不存在了。地球的每个地方都将是12小时白天,12小时夜晚,南北极将永远处于只有微光的寒冷世界当中,而赤道地区则会经受阳光无休无止的烘烤。月球造就了这个倾斜角,又把它保持在这个度数上,早期的月球拥有异常强大的引力,可以像地球的回转仪一样固定地轴。

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没有月球这个“地球稳定装置”,地轴倾斜角会在0~90度之间任意变化。这样地球表面的日照分布就会变化,严重破坏已经具有良好平衡的天气系统,气候将会变得一团糟,热带地区会出现冰冻天气,而南极洲则可能变成一片广阔的沙漠,幸运的是,有了月球,这些灾难都没有发生。不仅如此,月球对于地球生命的出现也起到了巨大作用。

我们可以想象一下,一个漂在水中的球体,在没有外力进行固定的情况下,它会随机地上下左右任意晃动,可想而知,浮在宇宙当中的地球,如果没有月球稳住它,谁知道会晃成什么样子,生命的诞生就变成一件不可能发生的事了。而且,撞击形成的23.5度的倾斜角,使地球产生了四季变化,对生命的诞生功不可没。月球对地球的功劳还远不止这些。

彩世界,天体物理学家说,月球表面的“月坑”超过30万个,直径从半英里到500英里不等。

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人在地球上可以看见的最大“月坑”直径超过100公里,虽然“月坑”的大小各不相同,但是科学家发现一个奇怪的现象:这些月坑形成的时间大致相同。那么,是怎样的一起事件,形成了这些月坑呢?

40亿年前,木星和土星与太阳偶然形成直线,使它们各自的轨道发生了变化,小行星因此获得更大的动力,它们射向内太阳系,方向对准了地球和年轻的月球。

科学家把这段非常时期叫作月球灾难期,地球的引力加剧了灾难的破坏程度。

如果月球距离地球没有那么近,它可能会遭受较少损伤甚至避免被撞,但是,引力让朝地球飞来的小行星撞向了月球,月球成了这场引力之争的第一个受害者。

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