是地球逐渐远离月亮,还是月球正在远离地球?
对于是地球逐渐远离月亮,还是月亮逐渐远离地球呢之话题,我个人的观点认为,不是地球逐渐远离了月亮,而是月亮会逐渐远离我们的地球。为什么会这样说呢?因为:
地球与月球的关系,是一个行卫系(地月系)关联性的整体,是一种子母星关系,地球为母星,月球为子星。地球在围绕着太阳进行圆周公转循环运动的同时,月球是围绕着地球进行圆周公转循环运动的情况。这是因为地球拥有一个不可视见的巨大的磁场存在,在目前地球的磁场之中,已形成了一个较为稳定性的磁力线圈,能为月亮提供公转循环运动的圆周轨道。
随着时间之箭的推移,地球不断吸纳太空间的各类卫体物质,因而,地球质量与体积是不断在发生增殖变大的自然现象,地球的质量与体积逐渐增大的过程,会导致地球磁场的涉足面逐渐扩大的自然变化,从而引发月球轨道发生逐渐远离地球之必然现象。
由此可见,不是地球逐渐远离了月球,而是月亮会逐渐远离我们的地球。
不知这样的回答是否准确?!如读者阅后觉得我说的对或有道理,希给个点赞并点击关注我,可阅读到我相关科学领域前沿近二千道的原创答题,定能阅览到你喜欢的前沿科学知识。欢迎大家加入相关讨论和发表意见。宇明于东莞市。(注:原创作品,版权所有,抄袭必究。欢迎转发。)
是地球逐渐远离月亮,还是月球正在远离地球?
谢邀,地月系地球为母星,月球是围地球而转动,是为地球卫星,而且地球体积也比月球大得多,当然是月球离地球而去了,但离去速度还是很微弱,过去有报道是每年两厘米,近几年有报道是叁厘米。
远离或靠近是两物体相对运动,还不能绝对说是那个离开那个,按我中华语言习俗应是上述理解或说是认为。
是地球逐渐远离月亮,还是月球正在远离地球?
是地球逐渐远离月亮,还是月球正在远离地球?
这个问题挺有意思,乍看上去,作为地月系统中地球和月球两个物体,只要二者位置发生相对变化,那么无论是说地球远离月球,还是月球远离地球,从物理学的角度出发都是正确的,毕竟运动是相对的。但是实际上,这两种运动方式还是有差异的,主要取决于以谁为中心的问题。
运动的相对性在经典的物理学中,运动的相对性是描述物体运动的一种基本性质。没有绝对静止的物体,而运动是绝对的。大到宏观的整个宇宙运行,小到原子等微观粒子,都是处于不断地运动之中。我们判断一个物体是否处于运动状态,通常都要选择一个参照物或者参照系,一个物体相对于另一个物体发生了位置改变的机械运动,则我们称这个物体发生了运动。
如果我们假定一个物体不动,这个物体则被我们作为参照物,在这个参照物的比较下,另一个物体的相对位置变化情况,则是我们判断另外物体是否发生运动的依据。而实际上,这个被假定不动的物体,实际上也是处于运动的,因为运动是物体最基本的属性,没有不发生运动的物体存在。以假定不动的物体作为依据所作的判断,只能是有条件和相对的。参照物体的选择不同,得到的运动结果自然不同。因此在判断物体运动的程度时,我们要以特定的需求角度出发来进行假定,否则就会失去研究的意义。
参照系的选择刚才提到了,基于不同的研究目的,我们在判定物体的运动状态时要选择最优化的参照系,这对于提升直观感受度和研究效率具有重要意义。比如,我们要研究火车的时速,必须要以地面为参照物而不能以火车上的人或者行进中的汽车为参照物,因为我们所得到的结果,是火车相对于地面的相对速度。再比如,我们研究电子的运动规律,必须要以原子核为参照物,而不能以观测仪器为参照物,因为原子核本身也是处于剧烈的运动之中。
电子绕着原子核的运转,有点类似月球绕地球运行。电子在绕原子核运转过程中,会随着外界输入能量、电子间的相互斥力、原子核对电子的吸引等诸多因素的干扰,经常会发生着能级的跃迁,同时进行着能量的吸收和释放。而在电子跃迁的过程中,由电子绕原子核运动轨迹概率所形成的电子云,其与原子核中心的距离也会相应发生着改变,我们可以判定这个电子是远离还是接近原子核。为什么我们不说原子核远离电子呢?正是因为我们研究的目的是整个原子系统,包含着原子核和电子,而原子核是原子的核心,仅此而已。
地月系统自身的运行规律月球是地球的卫星,围绕着地球作周期性的运转,人们将地球和月球共同组成的系统称为地月系统。在地月系统中,地球是核心,那么在传统意义上人们就把地月系统的运动简化为月球围绕着地球转动,它们作为一个整体共同围绕着太阳公转。如果我们要研究地月系统在太阳系中的运动,就需要把地球和月球看作一个整体;而如果要研究地球或者月球这个地月系统中的部分物体的运动,则要首先将地月系统本身作为一个不运动的整体,然后研究地月系统各个组成部分的相对运动,也就是内部运动。
那么从地月系统的运行规律来看,它们本身是一个整体,在万有引力和离心力的共同作用下,地球和月球共同围绕着共同的质心运动。质心的计算方法很简单,就是利用了杠杆原理,当两个物体分别居于质心的两侧且处于同一直线时,达到力的平衡,这个瞬间我们可以假定两个物体距离质心的距离分别为R1和R2,R1和R2的和为两个物体之间的距离R。那么,通过如下的两个公式:
R1*M1=R2*M2
R1+R2=R
就可以计算出共同质心距离两个物体中心的距离。我们将地球和月亮的质量、之间的距离数值代入,可以计算出共同质心距离地心的距离为4670公里,小于地球的平均半径6371公里,因此共同质心位于地球的内部,从表面上看地球绕着共同质心转动的效果不明显。
所以,我们在研究地月系统自身运行规律时,通常是以地球为参照物的,而不是月亮,这一点与我们研究原子的运动规律时,通常以原子核为参照物的道理是一样的。故而,在地球与月球距离增大时,我们则说是月球远离地球,而不是地球远离月球。
月球为何会远离地球月球与地球的距离增大,其主要原因来自于二者之间潮汐力的影响。在月球与地球间的万有引力以及地球自转离心力的综合作用下,地球赤道和两极之间、对着月球与背向月球的海水所受到的引力存在一定的差异,使得引力大的区域海水就会一定程度的隆起,并向着海平面较低的区域流动,使得地球的表面特别是海平面呈现出微小的形变,产生了类似椭球体的状态。而月球上面没有海洋,表面的形变没有地球明显,但是依然会形成非常微弱的固体形变。
从月球来看,这里有一个不容忽视的问题,那就是地球的自转速度要比月球围绕地球的公转速度快很多,因潮汐力引发形成的隆起海水,还没有来得及向四周降落,就因地球的快速自转而带到相对月球的前方,如果从单独的这部分引力系统内来看,这些隆起的海水与月球之间会发生互相拉扯的作用,使得月球获得了一定的运动加速度,而月球维持着向地球的稳定运转状态,必须要“跃迁”到能级更高、距离地球更远的轨道上来,因此逐渐与地球的距离被拉远。
从地球来看,由于潮汐力的作用,也会产生重要的结果,那就是在海水反复涨潮和落潮的影响下,隆起的海水在月球潮汐力的“拖拽”下,有放慢跟随地球自转的趋势,同时海水与海底岩石发生着一定程度的摩擦,都会使地球的自转速度放缓,这也是为何地球从刚开始形成时的自转周期5-6小时,现在变为24小时左右的根本原因,最终的结果将是地球的自转周期与月球的公转周期趋于一致。
总结一下从一个独立的系统整体出发,我们判断这个系统内不同物体的运动状态,往往要在明确研究目的基础上,选择处于核心地位的物体作为参照系,而在地月系统中,月球可以看作围绕着处于地球内部的共同质心进行运转,我们可以把地球看成相对静止,在这种情况下,在地球和月球之间潮汐力的作用下,形成了“月球逐渐远离地球,而地球的自转速度逐渐变慢”的结果。
是地球逐渐远离月亮,还是月球正在远离地球?
是月球在远离地球而不是相反。
图示:因为人类已经在月球上放了一面镜子,因此科学家可以非常精确地测量地月距离的变化。此前科学家早就怀疑月球在历史上持续地远离地球,并因此导致地球自转减速,但现在我们有了确凿的证据,月球现在大约以每年1.5英寸(3.81cm)的速度远离地球而去。
且慢,有人会说,运动是相对的,你说是月球远离地球,是站在地球的角度看问题。
如果我们站在月球的角度看问题,那就是地球在远离月球嘛。
嗯,如果月球不是地球的卫星,那么上述说法是有道理的,在那种情况下,说谁远离谁都是成立的。但正因为月球是地球的卫星,是月球在围绕着地球转动,因此当我们谈论地月距离的长时间变化时,就会用月球正远离地球而去,而不是相反的说法。
图示:月球绕地球的真实轨道。
由于地球的质量远大于月球——月球质量只有地球的1.23%,地球质量是月球的81倍——所以地月系统的质心完全落在地球上,月球单纯的绕地球运动。在这种情况下,地球自然也就会成为参照点,我们可以认为地球是不动的,此时不需考虑地球的自转和绕太阳的公转,因为这和地月距离变化都没有关系。既然地球是不动的,那么自然是月球在远离地球,而不是相反!
当然,要是有人依然站在在月球角度看问题,认为关于月球围绕地球转这事儿,同样可以转变一个视角,认为是地球在围绕月球转嘛,这么做行得通吗?
我想这是行不通的,历史上人类用地球中心主义看待整个太阳系,因此犯下地心说的错误。依据朴素的观念,那时候绝大多数人都认为太阳系中所有行星包括太阳都在围绕地球为中心旋转,天经地义。但我们现在知道道这种朴素的观念,早已经被日心说取代,这是天文学上的一次革命性的进步。
图示:左日心说下的太阳系,简洁优美。地心说下的太阳系,各行星的轨道复杂难解。
因此,在地球-月亮的关系中,是月球围绕着地球旋转,月球毫无疑问的是地球的一个卫星。既然如此,在只考虑地月关系时,地球就是不动点,当我们说谁远离谁的时候,说月球正在远离地球,显然比地球在远离月球要合理得多。
此外,我们还生活在一个除了地球和月球还有别的星球的宇宙中,尤其是我们生活在太阳系中,当我们把地球、月球、太阳三者放在一起讨论这个问题时,认为是月球在远离地球,要比地球在远离月球的同时,太阳又在靠近月球的解释要简单得多,在科学上简单常常意味着正确,这符合奥卡姆剃刀判断,其表述形式如下:
如无必要,勿增实体。
意思是当我们解释问题时,越简单越好,不要人为把事情搞复杂。
图示:当前的地月距离,让月亮恰好能完全遮蔽太阳,形成日全食,但随着月球的远离,未来(百万年后)的月球将无法完全遮挡太阳,那时候的人们将只能看到日环食,而无法见到日全食了。
图示:日全食过程
补充,如果行星和它的卫星的质量差异不够大,那么就会出现两颗星共同绕一个中心质点运动,比如被开除的行星冥王星和它的卫星卡戎就是这样的情况。
图示:冥王星和它的卫星卡戎,由于卡戎的质量大约为冥王星的11.6%,这导致它们的共同质心的物质没有落在冥王星上,因此卡戎和冥王星都在围绕着它们的共同质心旋转,只是冥王星距离共同质心更近,因此旋转的轨道比较小,严格说卡戎和冥王星构成的是一个双矮行星系统。
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地球和月球在相互远离?
1961年,美国当时正在和苏联进行博弈。在这场博弈当中,双方在各个方面展开较量,军备方面有过竞赛,还比赛谁挖的坑更深。在挖坑方面,苏联的科拉半岛钻孔达到了12,263米的深度,而美国这边只挖到了8000多米。
虽然美国在挖坑方面输给了苏联,但是他们在太空竞赛从一开始的落后,到后来实现反超,并成功完成了登月。然而大多数人只知道阿波罗11号上过月球,也就是航天员阿姆斯特朗那一次。
但实际上,阿波罗计划一直是持续到了阿波罗17号,其中阿波罗12号是用来拍摄的,但没成功,阿波罗13号是要登月的,也没成功。从阿波罗13号到阿波罗17号,都实现了登月,也就是说,后面还登月了5次,加起来就是6次登月。而在这6次的登月过程中,阿波罗号还带上去了反射镜。
阿波罗11、14、15号都送过反射镜,除此之外,苏联虽然没有登月成功,但是他们其实也通过2个探测器往月球上送去了反射镜。
那他们送这些反射镜是要用来干嘛呢?
其实答案很简单,他们是想要测算一下月球和地球之间的距离。具体的方法就是通过地球发生激光,然后激光照到月球上再反射回来,这样用光速乘以一来一回的时间,再除以2就可以得到结果。(当然,实际的操作要麻烦的多。)
因此,发出的光很容易在传播的过程中,就被其他的障碍物吸收掉。不仅如此,准确地照射到反射镜上,再反射回来并被地球上所接受也是一件很难的事情。因此,才会尽可能地多放些几次的反射镜,目的就是确保可以测距的实验可以进行下去。
后来,科学家们还真的测算出了地月之间的距离,但同时他们也发现了月球其实是在远离地球的。这个远离的速度大概是每年3.8厘米。那问题来了,为什么月球会远离地球呢?
为什么地球和月球在互相远离?这里我们要补充一点,我们中学物理课上都有学到过,运动其实是相对的。因此,如果我们以地球为参考系,那就是月球在远离地球,如果是以月球为参考系,那就是地球远离月球。到底是谁在远离谁,取决于你选谁为参考系。从我们地球上的视角,就是月球在远离地球。接下来,我以地球为参考系来描述、
知道了这点,我们再来看看为什么月球在远离地球?
我们都知道,万物之间都有彼此吸引的力,这被称为万有引力。引力与天体的质量成正比,与两个天体之间的距离成反比。
根据牛顿的万有引力定律,我们知道,月球之所以会绕着地球转,是因为月球被地球的引力所吸引。(由于地球和月球之间属于弱引力场,这里就不用广义相对论来讲述。)
其实在同时,月球对于地球也是有引力的。我们把月球绕着地球公转一周的时间称为一个月,而地球自转一圈其实是一天。也就是说,月球绕转地球的速度要比地球自转一圈的速度慢很多。这就相当于月球在拖地球的后腿,给地球减速。这个时候,其实地球的岩石和岩石之间,海洋和岩石之间就会产生摩擦,地球自转的一部分动能会转化为摩擦的热能,并最终消散。
在整个过程,地球的自转速度是越来越慢的,摩擦产生的热能消散,地球对月球的束缚力也会下降,月球也会逐渐远离地球。
实际上,这个远离的速度会越来越慢,上百亿年后,如果地球还在的话,那个时候,月球大概距离地球90万公里,这个时候,地球的自转会等于月球的公转,这个时候月球也就不再远离了,而且地球也是总有一面是朝着月球的,也就是互相潮汐锁定了。如今的冥王星和它的“卫星卡戎”就是这样的状态。所以,月球之所以会远离地球主要是因为潮汐力的存在。
地球也在远离太阳在宇宙中,这种相互远离的现象很常见。不仅仅是月球在远离地球。地球、金星其实都在远离太阳,不过其中的原因是稍微有点不同的。我们都知道太阳内核在进行核聚变反应,这过程中会消耗掉一部分的质量,这部分质量以能量的形式辐射出来,太阳光其实就是这么产生的。
也就是说,太阳是在损失质量的。因此,它对于行星的引力是在下降的。因此,地球、金星等行星会逐渐远离太阳,地球远离太阳的速度大概是每年1.5厘米。
是地球逐渐远离月亮,还是月球正在远离地球?
月球作为地球唯一一颗天然卫星,几乎与地球同龄
40多亿年来,它默默为地球承受了无数次小行星撞击,地球生命能在38亿间,从单细胞平稳演化出今天的我们,月球居功至伟。
目前的天文学界认为,月球由是地球诞生之初,与一颗火星大小的天体,“忒伊亚”,撞击后产生的碎片,在万有引力作用下“凝结”而成的,为了进一步验证这个“月球起源学说”的正确性,天文学家未来打算在地月系内,寻找当年撞击后的残余碎片。
不过今天我们要说的,不是月球的过去,而是月球的现在和未来1969年7月21日,美国宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林,在月球上放置了第一个激光反射镜,这个反射镜在让天文学家精确测定地月距离的同时,也让天文学界发现,月球正在远离地球,具体速度为每年3.8厘米。
而且“月球远离地球”这一进程,从月球成为地球卫星那一刻就开始了,在可以预见的未来,这一进程还将继续。
那么月球为什么会远离地球呢?这个问题要从潮汐涨落说起,因为地球之所以潮涨潮落,就是因为月球引力在“拉扯”地球海洋,而这种持续数十亿年的“拉扯”,一直在拖慢地球的自转速度,导致地球上的一天越来越长,具体速率是每62500年,地球上的一天就会多出整整一秒钟。
那么地球自转变慢,和月球远离地球又有什么关系呢?这个问题需要用角动量守恒来解释,简而言之就是,地球和月球可以被看作是一个整体,这个整体在天文学中叫“地月系”。
地月系中的地球自转速度,因为月球引力影响而变慢后,这部分力并不会凭空消失,而且会因为维持地月系角动量守恒,而转移到月球身上,造成的结果就是月球远离地球。
类似地月系一样的角动量守恒,在日常生活中也能看到,举个例子,花样滑冰选手的身体在高速自转时,只要张开手臂,自转速度就会马上慢下来,而一但收拢手臂,自转速度又会很快升上去,这背后的原理就是角动量守恒。在可以预见的未来,随着月球的不断远离,它在天空中所占面积会越来也越小,10亿年后,月球的视直径就将明显小于太阳,也就是说到那个时候,月球将不足以遮蔽全部太阳光,日全食也将永远消失。
需要指出的是,月球并不会一直远离地球在50亿年后的太阳系红巨星时代,急剧膨胀的太阳体积会逼近火星轨道,而在这之前,当太阳逼近至地月系时,外侧的月球就会因为恒星物质的突然增多,而自转速度变慢(因为有了恒星物质的阻力)
自转速度变慢的后果,就是无法保持足够的“离心力”来对抗地球引力,因此到哪个时候,月球就将撞上地球。
这背后的原理,和人造卫星的运行原理也是相同的,因为近地轨道的人造卫星虽然说是在太空中运行,但它的周围仍然有着大量空气分子,这些空气分子会不断减缓卫星绕地球的公转速度,而一旦卫星的公转速度低于7.9km/s(也就是第一宇宙速度),地球引力就会将卫星“拉扯”回来。所以包括国际空间站在内的众多地球轨道设备,每隔一段时间,就需要额外的动力来提升自己的轨道,以此来保证自己不坠入地球。
而月球很明显没有任何“额外动力”,因此在几十亿年后的太阳系红巨星时代,它只会在公转速度速度降低后“坠向地球”
总结不论是现在的月球远离地球,还是未来的月球撞上地球,这些数十亿间内,都不会对人类文明产生显著影响的天文事件,注定都不会有太多人关心。
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